Mở đầu
Nếu tách nơi Zn nhường electron khỏi nơi Cu²⁺ nhận electron rồi nối bằng dây dẫn, ta có thể sử dụng dòng electron ở mạch ngoài. Cầu muối giúp duy trì sự trao đổi điện tích trong các dung dịch.
Pin Zn–Cu
Kí hiệu:
$$\mathrm{Zn|Zn^{2+}||Cu^{2+}|Cu}.$$
- Anode: $\mathrm{Zn\rightarrow Zn^{2+}+2e^-}$, cực âm.
- Cathode: $\mathrm{Cu^{2+}+2e^-\rightarrow Cu}$, cực dương.
- Phản ứng pin: $\mathrm{Zn+Cu^{2+}\rightarrow Zn^{2+}+Cu}$.
Electron đi trong dây ngoài từ Zn sang Cu. Dòng điện quy ước có chiều ngược lại trong mạch ngoài.
Kiểm tra nhanh
Trong pin Zn–Cu đang phát điện, electron đi theo chiều nào qua dây ngoài?
Cu là cathode nhận electron.
Zn bị oxi hóa và nhường electron cho điện cực Cu.
Cầu muối dẫn ion, không dẫn electron qua mạch ngoài.
Dòng điện hình thành do electron chuyển động.
Lời giải
**Cách làm**
Zn là anode, tạo electron; electron đi qua dây ngoài tới cathode Cu.
Cầu muối duy trì trung hòa điện
Khi Zn tạo Zn²⁺, dung dịch phía anode tích điện dương hơn nên anion từ cầu muối chuyển về anode. Khi Cu²⁺ bị tiêu thụ, cation từ cầu muối chuyển về cathode.
Cầu muối hoàn tất mạch bằng dòng ion và hạn chế trộn trực tiếp hai dung dịch. Nó không vận chuyển electron giữa hai bán pin.
Điện áp và trạng thái pin
Ở điều kiện chuẩn, pin Zn–Cu có $E^\circ=1{,}10$ V. Khi pin hoạt động, nồng độ Zn²⁺ tăng, Cu²⁺ giảm và điện áp thực tế có thể thay đổi.
Pin ngừng phát dòng hữu ích khi phản ứng đạt trạng thái không còn động lực đủ lớn hoặc một thành phần/điện cực không còn hoạt động, không nhất thiết vì “hết electron”.
Ví dụ mẫu
Với E° Cu²⁺/Cu = +0,340 V và E° Zn²⁺/Zn = −0,762 V:
E° pin = 0,340 − (−0,762) = 1,102 V.
> **Dễ nhầm:** Nếu viết −0,762 − 0,340 rồi lấy dấu dương cho tiện, ta đã bỏ qua việc xác định cực. Cần chọn cathode là nơi khử Cu²⁺, anode là nơi oxi hóa Zn trước khi thay số.
Luyện tập
Trong pin Galvani, quá trình nào luôn xảy ra ở anode?
Khử luôn ở cathode.
Anode là nơi nhường electron, tức oxi hóa.
Có thể kèm nhưng không định nghĩa anode.
Không phải định nghĩa điện cực.
Lời giải
**Cách làm**
Quy tắc không đổi: anode xảy ra oxi hóa, cathode xảy ra khử. Trong pin Galvani, anode mang dấu âm.
Ghi nhớ
- Trong pin Galvani, anode âm là nơi oxi hóa và cathode dương là nơi khử.
- Electron đi từ anode đến cathode qua dây dẫn; cầu muối dẫn ion để giữ trung hòa điện.
Đang học