Ogniwa

Ogniwo galwaniczne zamienia energię reakcji redoks na energię elektryczną. Jego SEM liczymy z potencjałów standardowych półogniw.

W tym dziale nie ma wzorów z klas 7–8

Wszystkie wzory działu należą do liceum i technikum.

Ogniwo galwaniczne

SEM ogniwa: $ε = E_{k} - E_{a}$; zakres podstawowy, wzór kluczowy; gdzie:
$ε$ siła elektromotoryczna (SEM) ogniwa $V$
$E_{k}$ potencjał standardowy półogniwa, które jest katodą $V$
$E_{a}$ potencjał standardowy półogniwa, które jest anodą $V$
Strona wzoru: przekształcenia i jednostki

Równanie Nernsta i elektroliza

równanie Nernsta: $E = E^{\circ} + \frac{RT}{n F} ln \frac{[ Ox ]}{[ Red ]}$; studia (I–II rok); gdzie:
$E$ potencjał elektrody (półogniwa) $V$
$E^{\circ}$ potencjał standardowy półogniwa $V$
$R$ stała gazowa, ok. 8,314 $J/ (mol \cdot K)$
$T$ temperatura w skali Kelvina $K$
$n$ liczba elektronów wymienianych w reakcji elektrodowej
$F$ stała Faradaya, ok. 96 485 $C/mol$
$[Ox]$ stężenie formy utlenionej $mol/d m^{3}$
$[Red]$ stężenie formy zredukowanej $mol/d m^{3}$
Strona wzoru
prawo Faradaya dla elektrolizy: $m = \frac{M I t}{z F}$; studia (I–II rok); gdzie:
$m$ masa substancji wydzielonej na elektrodzie $g$
$M$ masa molowa tej substancji $g/mol$
$I$ natężenie prądu $A$
$t$ czas elektrolizy $s$
$z$ liczba elektronów na jeden jon (ładunek jonu)
$F$ stała Faradaya, ok. 96 485 $C/mol$
Strona wzoru: przekształcenia i jednostki

Prawa i uwagi

Katoda i anoda

W ogniwie katodą jest półogniwo o wyższym potencjale standardowym (zachodzi na nim redukcja), anodą półogniwo o niższym (utlenianie). Dlatego SEM jest dodatnia.

Symbole i jednostki

symbol	znaczenie	jednostka	nazwa
$ε$	siła elektromotoryczna (SEM) ogniwa	$V$	wolt
$E_{k}$	potencjał standardowy półogniwa, które jest katodą	$V$	wolt
$E_{a}$	potencjał standardowy półogniwa, które jest anodą	$V$	wolt
$E$	potencjał elektrody (półogniwa)	$V$	wolt
$E^{\circ}$	potencjał standardowy półogniwa	$V$	wolt
$R$	stała gazowa, ok. 8,314	$J/ (mol \cdot K)$	dżul na mol razy kelwin
$T$	temperatura w skali Kelvina	$K$	kelwin
$n$	liczba elektronów wymienianych w reakcji elektrodowej	$-$	bez jednostki
$F$	stała Faradaya, ok. 96 485	$C/mol$	kulomb na mol
$[Ox]$	stężenie formy utlenionej	$mol/d m^{3}$	mol na decymetr sześcienny
$[Red]$	stężenie formy zredukowanej	$mol/d m^{3}$	mol na decymetr sześcienny
$m$	masa substancji wydzielonej na elektrodzie	$g$	gram
$M$	masa molowa tej substancji	$g/mol$	gram na mol
$I$	natężenie prądu	$A$	amper
$t$	czas elektrolizy	$s$	sekunda
$z$	liczba elektronów na jeden jon (ładunek jonu)	$-$	bez jednostki

Oznaczenia

zakres podstawowy: według podstawy programowej z 2024 r.
studia (I–II rok): wzór z pierwszych dwóch lat studiów technicznych, poza programem szkoły
wzór kluczowy: najczęściej potrzebny na sprawdzianach i maturze; zakreślony na ekranie, z gwiazdką na wydruku

Zakres wynika z wymagań podstawy programowej; numery wymagań są na stronie każdego wzoru.