Sähkökemiallinen sarja

Paristo voi saada elektronit liikkumaan johdon kautta. Se on sähkövirran lähde. Pariston jännite osoittaa, kuinka voimakkaasti elektronit haluavat liikkua pariston yhdeltä puolelta toiselle. Voimme rakentaa yksinkertaisen pariston käyttämällä kahta erilaista metallia: Yhtä metallia, jossa atomit luovuttavat elektroneja muuttuen metalli-ioneiksi. Ja toista metallia, joka on aluksi ionimuodossa ja vastaanottaa elektroneja.

Tässä on magnesiumatomeja, jotka luovuttavat niiden elektroneja... ...ja kupari-ioneja, jotka vastaanottavat elektroneja. Elektronit liikkuvat sähköisen johtimen kautta. Johtimessa oleva jännite määräytyy metallien välisen jalouden eron mukaan. Tämä jännitemittari näyttää, kuinka paljon kupari on magnesiumia jalompaa. Jotta voidaan vertailla useiden eri metallien jaloutta, koe täytyy järjestää samalla tavoin joka kerta.

Niin tehdäksemme rakennamme kokeen käyttämällä tiettyjä sääntöjä - jalouden mittaamisen standarditapaa. Tässä tapauksessa mittaamme jännitettä metallisen magnesiumin ja kupari-ionien välillä. Metallinen magnesium tulisi asettaa magnesiumioneja sisältävään liuokseen. Kupari-ioneja sisältävä liuos pitäisi olla kosketuksissa metallisen kuparipalan kanssa. Ja viimein varmistetaan, että molemmissa liuoksissa on sama määrä ioneja - sama pitoisuus magnesium- ja kupari-ioneja.

Kun näin on toimittu tarkalleen, jännite magnesiumin ja kuparin välillä on 2,71 volttia. Kupari on 2,71 V jalompaa kuin magnesium. Tällä menetelmällä voimme vertailla eri metalleja keskenään ja asettaa ne jalousjärjestykseen. Järjestystä mitataan volteissa, ja sitä kutsutaan sähkökemialliseksi sarjaksi. Magnesium on tässä, kupari tässä.

Niiden välinen etäisyys asteikolla on 2,71 volttia. Jos mittaamme kuparin ja hopean välisen jännitteen, saamme 0,46 volttia. Hopea on 0,46 V jalompaa kuin kupari. Mikä on sitten magnesiumin ja hopean välinen jännite? Kahden etäisyyden summa: 3,17 volttia.

Sähkökemiallisen sarjan yläpäässä on kulta. Se on jaloin kaikista metalleista. Asteikon alapäässä on litium. Litiumin ja kullan välinen ero on 4,56 volttia. Tässä on 4,5 voltin paristo.

Onko se siis litium-kulta-paristo? Ei. Voimme yhdistää useita paristoja kennoiksi jännitteen lisäämiseksi. Tämän pariston sisällä on kolme kennoa, joista kukin tarjoaa 1,5 volttia. Ja tässä auton akussa on kuusi kennoa, 2 volttia kukin, joista saadaan yhteensä 12 volttia.

Joten, kahden metallin välinen jännite määräytyy sen mukaan, kuinka jaloja metallit ovat suhteessa toisiinsa. Voimme mitata jalouden eroja käyttämällä jännitemittaria ja asettaa metallit jalousjärjestykseen - sähkökemialliseen sarjaan. Mitä suurempi kahden metallin välinen ero asteikolla on, sitä suurempi on niiden välinen jännite. Paristot sisältävät yleensä useita sähkökemiallisia kennoja, jotta ne voivat tarjota vielä korkeamman jännitteen.