Verschil tussen elektrochemische cel en elektrolytische cel

Belangrijkste verschil - Elektrochemische cel versus elektrolytische cel

Elektrochemie omvat de studie van de beweging van elektronen in systemen waar chemische processen plaatsvinden. Hier kunnen chemische reacties worden gebruikt om een ​​elektrische stroom te genereren of een elektrische stroom kan worden gebruikt om een ​​niet-spontane chemische reactie te laten plaatsvinden. In beide opzichten zal de omzetting van elektrische energie in chemische energie of het tegenovergestelde daarvan plaatsvinden. De systemen waar deze conversies plaatsvinden, staan ​​bekend als cellen of, meer precies, elektrochemische cellen. Er zijn twee soorten elektrochemische cellen die bekend staan ​​als voltaïsche cellen en elektrolytische cellen. Het belangrijkste verschil tussen elektrochemische cel en elektrolytische cel is dat elektrochemische cel heeft geen externe stroom nodig om te werken terwijl elektrolytische cellen hebben externe stroom nodig om te werken.

Key Areas Covered

1. Wat is elektrochemische cel
      - Definitie, eigenschappen, hoe het werkt
2. Wat is elektrolytische cel
      - Definitie, eigenschappen, hoe het werkt
3. Wat is het verschil tussen elektrochemische cel en elektrolytische cel
      - Vergelijking van belangrijke verschillen

Sleutelbegrippen: anode, kathode, elektrochemische cel, elektrolyse, elektrolytische cel, galvanische cel, oxidatie, reductie, voltaïsche cel

Wat is een elektrochemische cel

Een elektrochemische cel is een systeem dat elektrische energie kan produceren door middel van spontane chemische reacties. De chemische reacties die betrokken zijn bij dit proces worden redoxreacties genoemd. Redoxreacties treden op door overdracht van elektronen tussen chemische soorten. Een redoxreactie omvat twee halfreacties: oxidatiereactie en reductiereactie. De oxidatiereactie geeft altijd elektronen af ​​aan het systeem, terwijl de reductiereactie elektronen uit het systeem haalt. Daarom vinden de twee halfreacties gelijktijdig plaats.

Elektrochemische cellen worden in twee soorten gevonden, zoals voltaïsche (galvanische) cellen en elektrolytische cellen. Een elektrochemische cel bestaat uit twee halve cellen. De halfreacties komen voor in twee halve cellen. De chemische reacties die plaatsvinden in die cel veroorzaken de opbouw van een mogelijk verschil tussen twee halve cellen.

Een halfcel moet bestaan ​​uit een elektrode en een elektrolyt. Daarom bestaat een complete elektrochemische cel uit twee elektroden en twee elektrolyten; soms kunnen de twee halve cellen dezelfde elektrolyt gebruiken. Als er twee verschillende elektrolyten worden gebruikt, moet een zoutbrug worden gebruikt om het contact tussen de elektrolyten te behouden. Het wordt gedaan door een passage te maken om ionen door de zoutbrug over te brengen. De elektronen stromen van de ene cel naar de andere via een extern circuit. De twee elektroden worden anode en kathode genoemd.

De oxidatie- en reductiereacties komen afzonderlijk in twee elektroden voor. De oxidatiereactie vindt plaats in de anode, terwijl de reductiereactie plaatsvindt in de kathode. Daarom worden elektronen in de anode geproduceerd en deze gaan van anode naar kathode door de externe schakeling. De zoutbrug helpt het systeem neutraal te houden (elektrisch) door er ionen doorheen te brengen om de elektrische ladingen in evenwicht te brengen.

Laten we de volgende elektrochemische cel beschouwen.

Figuur 1: Elektrochemische cel

Hier is de anode de Zn (zink) elektrode en de kathode de Cu (koper) elektrode. De oxidatiereactie vindt plaats in de Zn-elektrode. Daar wordt het metalen Zn geoxideerd tot Zn⁺² ionen. De vrijgekomen elektronen worden door de externe draad gevoerd. Geproduceerd Zn⁺² ionen worden vrijgegeven in de oplossing. Daarom zal de Zn-elektrode met de tijd worden opgelost. De reductiereactie vindt plaats nabij de kathode. De kathode is een Cu-elektrode. Daar worden de elektronen die uit het externe circuit komen door het Cu genomen²⁺ ionen in de oplossing en worden gereduceerd tot Cu-metaal. Daarom zal de massa van de Cu-elektrode met de tijd toenemen. De elektronenstroom door de externe draad kan worden gemeten als de elektrische stroom die wordt geproduceerd door de redoxreactie. Dit is de typische structuur van een elektrochemische cel.

reacties

• Reactie in de anode (oxidatie)

Zn_(S)         → Zn⁺²_(Aq)     +      2e

• Reactie in de kathode (reductie)

Cu⁺²_(Aq)      +     2e → Cu_(S)

Wat is een elektrolytische cel

Een elektrolytische cel is een soort elektrochemische cel waarin elektrische energie kan worden gebruikt om een ​​chemische reactie te veroorzaken. Met andere woorden, de elektrische energie moet worden geleverd door een externe bron. Dan kan een niet-spontane reactie worden geïnitieerd. Elektrolytische cellen worden meestal gebruikt voor elektrolyse van verbindingen.

Een elektrolytische cel is ook samengesteld uit vaste metalen als elektroden. Er zijn twee elektroden aangesloten op een extern circuit. Eén elektrode werkt als de anode, terwijl andere als kathode fungeert. De oxidatiereactie zal plaatsvinden in de anode en de reductiereactie zal optreden in de kathode.

De externe elektrische energietoevoer (van de batterij verbonden met de twee elektroden) verschaft een elektronenstroom door de kathode. Deze elektronen komen vervolgens in de elektrolytische oplossing. Vervolgens verzamelen de kationen in de oplossing zich rond de kathode en verkrijgen elektronen die door de kathode komen. Daarom zijn deze kationen aan de kathode gereduceerd. De elektronen in de kathode verdrijven anionen in de oplossing. Deze anionen migreren naar de anode. Daar lossen deze anionen elektronen op en worden geoxideerd. Daarom heeft de anode een positieve lading en heeft de kathode een negatieve lading.

Laten we het volgende voorbeeld beschouwen.

Figuur 2: De elektrolyse van koperchloride-oplossing

In de bovengenoemde elektrolytische cel levert de batterij elektronen aan de kathode en Cu⁺² ionen verzamelen zich rond de kathode om de elektronen uit de kathode te halen. Toen de Cu⁺² ionen worden gereduceerd tot Cu-metaal en worden afgezet op de kathode. Dan Cl^- ionen migreren naar de anode en geven het overtollige elektron vrij dat ze hebben. Daar de oxidatie van Cl^- komt voor en vormt Cl_{2 (g)}.

reacties

• Reactie in de anode (oxidatie)

2Cl^-_(Aq)         → Cl_{2 (g)}     +      2e

• Reactie in de kathode (reductie)

Cu⁺²_(Aq)      +     2e → Cu_(S)

Verschil tussen elektrochemische cel en elektrolytische cel

Definitie

Elektrochemische cel: Een elektrochemische cel is een systeem dat elektrische energie kan produceren door middel van spontane chemische reacties.

Elektrolytische cel: Een elektrolytische cel is een soort elektrochemische cel waar elektrische energie kan worden gebruikt om een ​​chemische reactie te creëren.

Energieconversie

Elektrochemische cel: In de elektrochemische cel wordt chemische energie omgezet in elektrische energie.

Elektrolytische cel: In elektrolytische cellen wordt elektrische energie omgezet in chemische energie.

Externe stroom

Elektrochemische cel: Elektrochemische cellen hebben geen externe elektrische energiebronnen nodig.

Elektrolytische cel: Elektrolytische cellen hebben externe elektrische energiebronnen nodig.

Chemische reacties

Elektrochemische cel: In elektrochemische cellen vinden spontane chemische reacties plaats.

Elektrolytische cel: In elektrolytische cellen vinden niet-spontane chemische reacties plaats.

elektroden

Elektrochemische cel: In een elektrochemische cel is de anode negatief en is de kathode positief.

Elektrolytische cel: In een elektrolytische cel is de anode positief en is de kathode negatief.

Elektronenbeweging

Elektrochemische cel: Elektronen worden in elektrochemische cellen van anode naar kathode geleid.

Elektrolytische cel: Elektronen worden doorgegeven van de batterij naar de kathode en dan komen de elektronen de anode binnen via de elektrolytische oplossing in elektrolytische cellen.

Conclusie

Een elektrolytische cel is een type elektrochemische cel. Daarom bestaat de elektrolytische cel uit alle componenten die een typische elektrochemische cel heeft. Zowel elektrochemische cellen als elektrolytische cellen hebben betrekking op de circulatie van elektronen door het systeem. In elektrochemische cellen vinden echter spontane chemische reacties plaats, terwijl niet-spontane chemische reacties plaatsvinden in elektrolytische cellen. Dit is het verschil tussen elektrochemische cel en elektrolytische cel.

Referenties:

1. "Elektrochemische cel." Wikipedia. Wikimedia Foundation, 24 juli 2017. Web. Beschikbaar Hier. 26 juli 2017. 
2. "Elektrolytische cellen." Chemie LibreTexts. Libretexts, 21 juli 2016. Web. Beschikbaar Hier. 26 juli 2017. 

Afbeelding met dank aan:

1. "Elektrochemische cel" door Siyavula Education (CC BY 2.0) via Flickr