在化學(xué)的奇妙世界里,原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的關(guān)鍵裝置。而在原電池的眾多組件中,鹽橋雖看似不起眼,卻發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。今天,就讓我們一同深入探究鹽橋的奧秘。?
一、鹽橋是什么?
鹽橋,從名字就能大概猜出它的一些特征。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),它是一種連接兩個(gè)半電池的裝置,通常由充滿高濃度電解質(zhì)溶液的 U 形管構(gòu)成 ,管內(nèi)的電解質(zhì)溶液被瓊脂等物質(zhì)固定,防止溶液流出,但離子可在其中自由移動(dòng)。常見(jiàn)的鹽橋溶液有飽和氯化鉀溶液、4.2mol/L KCl、0.1mol/L LiAc 和 0.1mol/L KNO?等 。例如,教材中常使用裝有飽和 KCl 瓊脂溶膠的 U 形管作為鹽橋。?
二、鹽橋的工作原理?
原電池工作時(shí),負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),如在銅鋅原電池中,鋅棒(負(fù)極)失去電子變成 Zn2?進(jìn)入溶液,導(dǎo)致 ZnSO?溶液中 Zn2?增多,溶液帶正電;正極發(fā)生還原反應(yīng),銅離子(Cu2?)在銅板(正極)上獲得電子沉積為銅,使得 CuSO?溶液中 Cu2?減少,SO?2?相對(duì)過(guò)多,溶液帶負(fù)電 。?
如果沒(méi)有鹽橋,隨著反應(yīng)進(jìn)行,溶液電荷不平衡,會(huì)阻止反應(yīng)繼續(xù)。而鹽橋的存在就解決了這個(gè)問(wèn)題。鹽橋中的離子會(huì)定向遷移,比如在上述銅鋅原電池中,鹽橋里的 Cl?會(huì)向 ZnSO?溶液遷移,中和過(guò)剩的正電荷;K?向 CuSO?溶液遷移,補(bǔ)充減少的正電荷 。這樣,鹽橋保障了電子通過(guò)外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移,使鋅的溶解和銅的析出過(guò)程得以持續(xù)進(jìn)行,從而構(gòu)成了完整的電流通路 。