Tsinksüsielement

Allikas: Vikipeedia
Tsinksüsielemendi ehitus:
1 ‒ plussväljaviik; 2 ‒ grafiitpulk; 3 ‒ tsinktops;
4 ‒ mangaandioksiid; 5 ‒ elektrolüüt;
6 ‒ miinusväljaviik

Tsinksüsielement on primaarelement, mis on Leclanché elemendi edasiarendusena olnud 1980. aastateni laialt kasutusel mitmes suuruses silindriliste elementidena ja neist koostatud patareidena. Tsinksüsielementide asemel kasutatakse tänapäeval valdavalt leeliselemente nende oluliste eeliste tõttu.

Elektrokeemilised reaktsioonid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Elektrokeemiliselt on tsinksüsielement soolelektrolüüdiga tsink-mangaandioksiidelement, mille põhiosad on järgmised.

  • Anood (negatiive elektrood) ‒ tsinktops (Zn). Odavates elementides on tsinktops ühtlasi väliskestaks, täiustatud elementidel on terasplekist kest.
  • Katood (positiivne elektrood) ‒ grafiitpulk ja seda ümbrisev mangaandioksiid (MnO2).
  • Elektrolüüt ‒ ammooniukloriid (NH4Cl), täiustatud elementides tsinkkloriid (ZnCl2).

Tsinksüsielemendi tühjendamisel (sellest elektrivoolu tarbimisel) toimuvad järgmised reaktsioonid:

  • Tsinkanood loovutab oksüdatsiooni tulemusena elektrone: Zn → Zn 2+ + 2e.
  • Katoodil toimub H3O+-ioonide reduktsioon: H3O+ + 2e → H2 + 2H2O; tsinkkloriidelektrolüüdiga elemendis redutseerub mangaandioksiid mangaanoksiidhüdroksüüdiks: 2MnO2 + 2H2O + 2e → 2MnOOH + 2OH>.
  • H3O+-ioonid moodustuvad elektrolüüdi NH4+-ioonidest: NH4+ + H2O ↔ H3O+ + NH3.
  • H3O+-ioonide redutaseerimisel moodustub vesinik, mis ei saa hermeetilisest korpusest eemalduda ja moodustab grafiitpulga ümber gaasikihi, millega kaasneks elektrokeemiline polarisatsiooni tõttu elemendi sisetakistus suurenemine. Et vesinikku ei tekkiks, ongi grafiitpulga ümber mangaandioksiid (MnO2), mis toimib depolarisaatorina; mangaandioksiidi osalusel H3O+-ioonid redutseeruvad koos vee eraldumisega: 2MnO2 + 2H2O+ + 2e → 2MnO(OH) + 2H2O.

Üldreaktsioon (redoksreaktsioon) ammooniukloriidelektrolüüdiga elemendis: Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl → 2MnO(OH) + [Zn(NH3)2]Cl2.

Üldreaktsioon tsinkkloriidelektrolüüdiga elemendis: 4Zn + 8MnO2 + ZnCl2 + 9H2O → [ZnCl2*4ZnO*5H2O) + 8MnO(OH).

Välislingid[muuda | redigeeri lähteteksti]