תא אלקטרוכימי (גלווני), הינו מערכת אשר מאפשרת ציפוי של אלקטרודה אחת ופירוק אלקטרודה שניה על ידי שימוש בזרם חשמלי. תא אלקטרוכימי משמש בעיקר לציפוי מתכות. הסרטון שלפנינו מציג מבנה ופעולת תא אלקטרוכימי. הסרטון מלווה בהסברים באמגלית, על כן הוספתי תרגום והסברים בהמשך העמוד.
 

סרטון זה הופק בידי edu200

הערה: בסרטון האם אומרים שבגשר המלח רק יונים יוצאים, אבל זה לא יתכן (כי זה לא פותר את הבעיה של חוסר איזון חשמלי...), למעשה גם יונים מהתמיסה נכנסים אליו.

התא האלקטרוכימי המוצג בסרטון מורכב משתי אלקטרודות הטבולות בתמיסות, מגשר מלח המקשר בינהם. בצידו האחד של התא יש אלקטרודה חיובית (אנודה). אלקטרודה עשויה אבץ הטבולה בתמיסת אבץ גופריתי. בצידו השני של התא יש אלקטרודה שלילית (קתודה) העשויה מנחושת וטבולה בתמיסת נחושת גופריתית. בינהם מחבר גשר המכיל תמיסת מלח (נתרן כלורי) שתפקידו לאפשר מעבר זרם חשמלי, אך למנוע ערבוב התמיסות.

 

כאשר נחבר מד מתח לשתי האלקטרודות, נראה כי יש מתח במערכת כלומר עובר זרם, במקרה זה מהאנודה (אלקטרודת האבץ) לקתודה (אלקטרודת הנחושת). בגלל שאבץ היא מתכת פעילה יותר מנחושת, היא מאבדת אלקטרונים יותר בקלות. משום כך אלקטרודת האבץ מחומצנת ומאבדת יוני אבץ לתמיסה תוף שחרור 2 אלקטרונים. אלקטרודת הנחושת לעומתה מקבלת את האלקטרונים ויכולה להתחזר ולקשור עוד יוני נחושת מהתמיסה.

ככל שהתגובה מתמשכת, יותר יוני אבץ יפלטו לתמיסת האנודה, בעוד שיוני נחושת מתגבשים על הקתודה. יוני נתרן חיוביים יגיעו מגשר המלח לתמיסת הקתודה, על מנת לפצות על אובדן יוני הנחושת, בעוד שיוני כלור יהגרו לתמיסת האנודה, על מנת לפצות על עודף יוני האבץ. התגובה עוצרת כאשר מוט האבץ מעוכל לגמרי או שיוני הנחושת בתמיסת הקתודה אוזלים.

 

מאת: ארז גרטי
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

11 תגובות

  • בני

    הנחיצות של התמיסות עצמן?

    לא הבנתי מדוע יש צורך בזה שהאלטרודות יהיו טבולות בתמיסות המכילות יונים זהים להן.
    הרי בכל מקרה יש הפרש פוטניאלים בין 2 המתכות , למה לא יזרמו אלקטרונים ? ואם צריך סגירת מעגל , הרי שבפרק זמן דיפרנציאלי , ללא תמיסה יהיה זרימה רגעית של אלקטרונים נכון? בנוסף , במידה ויהיה לי רק גשר מלח , אזי בקבלת אלקטרונים באנודה יוני הנתרן יכולים להצמד למתכת המחוזרת ואילו במתכת המחומצנת יוני הכלור ינטרלו את המטען החיובי בתמיסה , לא?

  • אביגייל

    יוני אבץ ונחושת קשור לעיבוי שיער?

    שמעתי על מכשיר חדש שמעניק לשיער דליל נפח ע"י זיקים של מכונה מתגלגלת על השיער והחדרת יוני אבץ ונחושת. זה עולה 5 אלף מעוד יקר. האם יש אופציה אחרת להחדרת יוני אבץ ונחושת לשיר . והאם זה בכלל קשור ומועיל להצמחת שיער?

  • דודי

    אולי הערה

    הי ארז,

    האם יש בלבול בכתוב בין שיוך האנודה לחיובי והקטודה לשלילי?
    זה לא אמור להיות הפוך?

    סליחה אם לא הבנתי

    דודי

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןביאנה

    קתודה ואנודה

    היי דודי,

    למעשה, ההגדרה של חיובי ושלילי תלויה בשימוש שנעשה באלקטרודה. ההגדרה המדוייקת היא שהאנודה היא האלקטרודה בה מתרחשת תגובת חמצון, והקתודה היא זו שבה מתרחשת תגובת חיזור.

    בסוללה שמספקת חשמל האלקטרודה השלילית היא האנודה, והאלקטרודה החיובית - קתודה. כאשר מבצעים אלקטרוליזה בתא אלקטרוליטי הקתודה היא האלקטרודה השלילית ואילו האנודה היא האלקטרודה החיובית.

    מקווה שעזרתי,

    ביאנה

  • דודי

    תודה על התשובה

    ביאנה שלום

    חשדתי בכך אך תשובתך הסבירה באופן ברור.
    תודה רבה

    דודי

  • מיכל

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןארז גרטי

  • מיכל

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאיתן אוקסנברג

    הסבר מפורט לתא אלקטרוכימי

    שלום מיכל,
    אני אנסה לתת הסבר כללי על איך ולמה המערכת עובדת, אם יהיו לך שאלות נוספות ספציפיות יותר, את מוזמנת לשאול.

    עקרון הפעולה של תא אלקטרוכימי מבוסס על הבדלים בנטיה של מתכות שונות למסור (פוטנציאל חיזור) או לקבל (פוטנציאל חמצון) אלקטרונים.
    התא מורכב משני חצאים.
    בחצי הראשון ישנה מתכת שנוטה למסור אלקטרונים כאלקטרודה (קטודה) ותמיסת מלח של אותה המתכת (כלומר תמיסה עם יונים של אותה המתכת).
    בחצי השני ישנה מתכת שנוטה לקלוט אלקטרונים כאלקטרודה (אנודה) ותמיסת מלח של אותה המתכת (כלומר תמיסה עם יונים של אותה המתכת).
    כשמחברים את שני החצאים עם חוט מוליך שמעביר אלקטרונים וגשר מלח שמעביר יונים, התא מתחיל לעבוד.
    בגלל שמתכת אחת אוהבת לקלוט אלקטרונים והשניה אוהבת למסור אותם, האלקטרונים עוברים מהקתודה לאנודה.
    האלקטרונים שנמסרים מהקתודה נלקחים מאטום המתכת (בסרטון מהאבץ) ובתמורה משתחרר יון חיובי של המתכת לתמיסה.
    האלקטרונים שמגיעים לאנודה "תופסים" יון שלילי של נחושת ומאזנים אותו כך שהוא הופך לאטום נחושת.

    זה הרעיון הכללי.
    מקווה שזה עזר לך.

  • סטודנט להנדסת מכונות

    למרות שאני לא ביקשתי את השאלה

    תודה רבה!! אני מנסה להבין כבר המון זמן את ההגיון שמאחורי תא גלווני ועם ההסבר שלך הוא הרבה יותר ברור!! מודה מקרב לב

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאיתן אוקסנברג

    תודה

    אני שמח מאוד לשמוע