KURU HÜCRE: YAPI VE FONKSIYON - KIMYA - 2025

Bir kuru hücre olan elektrolitik ortam, bir çözelti, bir macun oluşur ve bir pil anlamına gelmektedir. Ancak bu macun belirli bir nem oranına sahiptir ve bu nedenlerden dolayı tam olarak kuru değildir.

İyonların hareket etmesi ve dolayısıyla hücre içindeki elektronların akışı için az miktarda su yeterlidir.

Kaynak: Flickr aracılığıyla Emilian Robert Vicol.

İlk ıslak akülere göre en büyük avantajı, elektrolitik bir macun olduğu için içeriğinin dökülmemesidir; bu, kuru emsallerine göre daha tehlikeli ve hassas olan ıslak piller için geçerliydi. Dökülmenin imkansızlığı göz önüne alındığında, kuru hücre birçok taşınabilir ve mobil cihazda kullanım alanı bulur.

Üstteki resimde kuru bir çinko-karbon pil var. Daha doğrusu, Georges Leclanché yığınının modern bir versiyonu. Hepsinden daha yaygın ve belki de en basit olanıdır.

Bu cihazlar, cebinde elektriğe dönüştürülebilen kimyasal enerjiye sahip olmaları nedeniyle enerjik bir kolaylık temsil etmektedir; ve bu şekilde, elektrik prizlerine veya büyük elektrik santrallerinin sağladığı enerjiye ve geniş kule ve kablo ağına bağlı değildir.

Kuru hücre yapısı

Kuru bir hücrenin yapısı nedir? Görüntüde polimerik bir filmden başka bir şey olmayan kapağını, çelik ve yalıtım rondelaları önden çıkıntı yapan iki terminali görebilirsiniz.

Ancak bu sadece dış görünüşüdür; İçinde, düzgün çalışmasını garanti eden en önemli parçaları yatıyor.

Her kuru pilin kendine has özellikleri olacaktır, ancak diğer tüm piller için genel bir yapı ana hatları çizilebilecek yalnızca çinko-karbon pil dikkate alınacaktır.

Bir pil, iki veya daha fazla pilin birleşimi olarak anlaşılır ve ikincisi, ilerideki bir bölümde açıklanacağı gibi, voltaik hücrelerdir.

Elektrotlar

Kaynak: Wikipedia

Üstteki resim bir çinko-karbon pilin iç yapısını göstermektedir. Voltaik hücre ne olursa olsun, her zaman (genellikle) iki elektrot olmalıdır: biri elektronların dışarı çıktığı, diğeri de onları alan.

Elektrotlar elektriksel olarak iletken malzemelerdir ve akım olması için her ikisinin de farklı elektronegatifliklere sahip olması gerekir.

Örneğin, pili çevreleyen beyaz bir teneke olan çinko, elektronların bağlı olduğu elektrik devresi (cihaz) için çıktığı yerdir.

Öte yandan, ortamın tamamında grafitik karbon elektrot bulunur; ayrıca NH ₄ Cl, ZnCl ₂ ve MnO _2'den oluşan bir macuna daldırıldı .

Bu elektrot, elektronları alan ve '+' sembolüne sahip olduğuna dikkat edin, bu da pilin pozitif terminali olduğu anlamına gelir.

Terminaller

Resimde grafit çubuğun üzerinde görüldüğü gibi, pozitif elektrik terminali vardır; ve altında, elektronların aktığı iç çinko kutu, negatif terminal.

Bu nedenle piller, onları cihaza doğru şekilde bağlamanın yolunu göstermek ve böylece açılmalarına izin vermek için '+' veya '-' ile işaretlenmiştir.

Kum ve balmumu

Gösterilmemesine rağmen, macun, hafif mekanik etkiler veya çalkalama altında dökülmesini veya çelikle temas etmesini önleyen bir sönümleme kumu ve bir mum conta ile korunmaktadır.

İşleyen

Kuru hücre nasıl çalışır? Başlangıç ​​olarak, voltaik bir hücredir, yani kimyasal reaksiyonlardan elektrik üretir. Bu nedenle, türlerin elektron kazandığı veya kaybettiği hücrelerde redoks reaksiyonları meydana gelir.

Elektrotlar, bu reaksiyonların gelişmesini sağlayan ve kolaylaştıran bir yüzey görevi görür. Yüklerine bağlı olarak türlerde oksidasyon veya azalma meydana gelebilir.

Bunu daha iyi anlamak için sadece çinko-karbon pilin kimyasal yönleri açıklanacaktır.

Çinko elektrot oksidasyonu

Elektronik cihaz açılır açılmaz pil, çinko elektrodu oksitleyerek elektronları serbest bırakacaktır. Bu, aşağıdaki kimyasal denklem ile temsil edilebilir:

Zn => Zn ²⁺ + 2e ^-

Metali çevreleyen çok fazla Zn2 ⁺ varsa , pozitif bir yük önyargısı meydana gelir, bu nedenle başka oksidasyon olmayacaktır. Bu nedenle, Zn ²⁺ macun içinden elektronların geri gireceği katoda doğru yayılmalıdır.

Elektronlar artefaktı etkinleştirdikten sonra, diğer elektroda geri dönerler: onu “bekleyen” bazı kimyasal türleri bulmak için grafit elektrota.

Amonyum klorür azaltımı

Daha önce de belirtildiği gibi makarnada pH değerini asidik yapan maddeler olan NH ₄ Cl ve MnO ₂ vardır . Elektronlar girer girmez aşağıdaki reaksiyonlar meydana gelecektir:

2NH ₄ ⁺ + 2e ^- => 2NH ₃ + H ₂

İki ürün, amonyak ve moleküler hidrojen, NH ₃ ve H ₂ , gazlar ve bu nedenle pil diğer dönüşümler uğramayan ise "kabarma" olabilir; aşağıdaki iki gibi:

Zn ²⁺ + 4NH ₃ => ²⁺

H ₂ + 2MnO ₂ => 2MnO (OH)

Amonyak, NH olmak için (elde elektronları) indirgenerek Not ₃ . Bu gazlar daha sonra macunun diğer bileşenleri tarafından nötralize edildi.

²⁺ kompleksi , Zn ²⁺ iyonlarının katoda doğru difüzyonunu kolaylaştırır ve böylece hücrenin "durmasını" önler.

Cihazın dış devresi elektronlar için bir köprü görevi görür; aksi takdirde çinko kutusu ile grafit elektrot arasında hiçbir zaman doğrudan bir bağlantı olmazdı. Yapının görüntüsünde bu devre siyah kabloyu temsil edecektir.

İndir

Kuru hücrelerin birçok çeşidi, boyutu ve çalışma voltajı vardır. Bazıları yeniden şarj edilemez (birincil voltaik hücreler), diğerleri ise (ikincil voltaik hücreler).

Çinko-karbon pilin çalışma voltajı 1,5V'tur. Şekilleri elektrotlarına ve elektrolitlerinin bileşimine göre değişir.

Tüm elektrolitin reaksiyona girdiği bir nokta gelecek ve çinko ne kadar okside olursa olsun, elektronları alan ve bunların salınmasını destekleyen hiçbir tür olmayacak.

Ayrıca, oluşan gazların artık nötralize olmadığı ve hücrelerin içinde basınç uyguladığı bir durum olabilir.

Çinko-karbon piller ve yeniden doldurulamayan diğer piller geri dönüştürülmelidir; bileşenleri, özellikle nikel-kadmiyum bileşenleri toprağı ve suyu kirleterek çevreye zararlıdır.

Referanslar

1. Shiver ve Atkins. (2008). İnorganik kimya. (Dördüncü baskı). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck ve Stanley. (2008). Kimya. (8. baskı). CENGAGE Öğrenme.
3. "Kuru Hücreli" Pil. Makahiki.kcc.hawaii.edu adresinden kurtarıldı
4. Hoffman S. (10 Aralık 2014). Kuru pil nedir? Upsbatterycenter.com adresinden kurtarıldı
5. Ot, Geoffrey. (24 Nisan 2017). Kuru Hücreli Aküler Nasıl Çalışır? Sciencing. Kurtarıldı: sciencing.com
6. Woodford, Chris. (2016) Piller. Açıklamakthatstuff.com adresinden kurtarıldı.