Галвански елемент — разлика између измена

Галвани је [[1780|1780.]] године открио присуство електрицитета у мишићима и нервним ћелијама запажањем да се жабља нога грчи када се истовремено додирне жицама од различитих метала које су на другом крају спојене чиме је затворено струјно коло. Он је ову појаву назвао „животињски електрицитет“ а по њему је касније названа „галванизам“. (Не мешати са [[галванизација|галванизациојом]] која као реч има исто порекло али сасвим друго значење.) На основу Галванијевих истраживања [[Алесандро Волта|Александро Волта]] је касније открио и направио прву батерују.

Обични [[метал]]и, [[бакар]], [[цинк]], [[гвожђе]], који су под нормалним условима електро-неутрални, при растварању у [[електролит]]у ([[киселина|киселине]], [[База (хемија)|базе]], [[соли]]) негативно се наелектришу јер у [[раствор]] одлазе позитивни [[јон]]и док (негативни) [[електрон]]и остају на металу. Укупан резултат је да електролит постаје позитивно наелетрисан а метал негативно. Што је негативнији, метал јаче привлачи позитивне јоне због чега се реакција растварања успорава док се не постигне динамичка равнотежа када исти број јона одлази у елеткролит колико их се враћа због електростатичког привлачења. То значи да за сваку комбинацију метал/елетролит равнотежни потенцијал има константну вредност која поред врсте метала и електролита зависи и од температуре, концентрације елетролита итд. Једна таква комбинација метал/електролит назива се [[електрохемијски полуелемент]]. Најлакши за разумевање је полуелемет сачињен од метала и његове соли, рецимо бакар/бакарсулфат, цинк/цинксулфат.

Галванска ћелија се образује када се два полуелемента доведу у електрични контакт, најједноставније порозном мембраном која допушта пролаз јона, али спречава спонтано мешање елетролита. При једнаким концентрацијама електролита, због своје различите природе, метали се различито растварају те постижу и различите равнотежне потенцијале. У конкретном случају бакар се мање раствара у бакарном сулфату него цинк у цинксулфату (исте моларне концентрације). Резултат је мало већи позитивни потенцијал бакарне елетроде у односу на цинкану због чега се међу њима јавља потенцијална разлика. У галванском елементу, где су полуелементи електрично спојени, та потенцијална разлика постаје извор напона. Дакле, један елетрода постаје позитивна ([[анода]]) а друга негативна ([[катода]]).(Исправније је рећи да разлика потенцијала доводи до појаве [[електромоторна сила|електромоторне силе]] (ЕМС) јер ЕМС и напон није једно те исто, али овде ту разлику можемо да занемаримо.) Због тог напона, између металних електрода тече електрична струја када се ове електрично споје. При томе електрони са негативније цинкане елетроде прелазе на позитивнију бакарну електроду. Тај ток електрона (електрична струја) ремети електрохемијску равнотежу на електродама. Бакарна електрода, сада мало негативнија него у равнотежи, прима још позитивних јона да достигне равнотежу. С друге стране, цинкана електрода, губитком електрона постаје позитивнија те равнотежу постиже отпуштањем у електролит још позитивних јона. Укупан ефекат је да се електрична струја, дакле рад, производи на рачун разлике у хемијским енергијама између металних јона у раствору и у металу. При томе метал са аноде одлази у електролит док на катоди долази до издвајања метала из електролита. Конкретно, електрична струја у елементу са слике настаје као последица веће тежње цинка да буде у раствору него у металу у односу на исту тежњу бакра. Струја тече док се сав цинк не раствори. Нормално, да би се затворило електрично коло, и кроз електролит протиче електрична струја коју ка катоди преносе позитивни јони ([[катјонјон|катјони]]и) а ка аноди негативни [[анјонјон|анјони]]и.

У ширем физичкохемијском контексту примање електрона назива се [[оксидо-редукција|редукција]] а одавање електрона [[оскидација]]. Сумарно процес преноса електрона се назива [[оксидо-редукција|редокс реакција]], (ако је неко електрон предао, у кондензованој материји, неко други је морао да га прими.) Па се често каже да галвански елемент производи електричну струју оксидацијом јона метала (у овом случају цинка) на аноди. Дакле елетрична стуја у галванском елементу настаје у редокс реакцији између метала и њихових соли.

* [[Редокс-потенцијал|Електродни потенцијал]]

* [[Алесандро Волта|Александро Волта]]