Co to je elektrochemický článek? A elektroda, katoda, anoda...?!
Elektrochemický článek je obecně tvořen minimálně dvěma poločlánky. Poločlánek je soustava tvořená dvěma fázemi (například kovovým plíškem v roztoku jeho soli), mezi kterými dochází k redoxním reakcím. Jak takový článek funguje, ti ukážu na tzv. Daniellově článku, který je tvořen z měděného drátu ponořeného do roztoku měďnatých iontů, tedy měděného poločlánku, a z druhého poločlánku ze zinku, jenž je tvořen zinkovým drátem ponořeným do roztoku zinečnatých iontů.
Představ si ale situaci, kdy jsou zmíněné poločlánky od sebe odděleny, ať už určitým typem polopropustné membrány, či je každý ve své vlastní nádobě. V tomto případě není veden elektrický proud a nevzniká elektrické napětí, protože nemůže dojít k samovolné redoxní reakci (redukce nikdy neběží bez oxidace jiné látky, a naopak). Avšak co v takovém případě dělat? Jediný jiný způsob, jak si v takovéto situaci může zinek s mědí vyměnit elektrony, je, že se vodivě propojí solným můstkem, drátem či jiným vodivým prostředkem.
Zinek (Zn) a měď (Cu) jsou dva kovy s různými redoxními potenciály. To znamená, že pokud je ponoříš do roztoku, který obsahuje jejich ionty \left(\mathrm{Zn}^{2+}\right. a \left.\mathrm{Cu}^{2+}\right), proběhne redoxní reakce:
\mathrm{Zn}^0\longrightarrow{}\mathrm{Zn}{}^{2+}+2\space\mathrm{e}^{-}\quad\left(E^{\circ}=-0,763\mathrm{~V}\right)
\mathrm{Cu}^{2+}+2\space\mathrm{e}^{-}\longrightarrow{}\mathrm{Cu}{}^0\quad\left(E^{\circ}=0,337\mathrm{~V}\right)
Měď má vyšší redoxní potenciál než zinek, a bude se chovat jako oxidant, zatímco zinek se bude chovat jako redukční činidlo. V praxi to znamená, že z kousku zinku \left(Z^{0}{ }^{0}\right) ponořeného v roztoku budou „odpadávat“ kationty \mathrm{Zn}^{2+}, které se v roztoku rozpustí. Zbylé elektrony zůstanou na elektrodě, což mimo jiné způsobí záporný potenciál. Měď naopak bude elektrony přijímat ze své elektrody, tudíž se kationty \mathrm{Cu}^{2+} budou redukovat na kovovou měď \mathrm{Cu}^{0}, vše lze zapsat chemickou rovnicí:
\mathrm{Zn}+\mathrm{Cu}^{2+}\longrightarrow{}\mathrm{Zn}{}^{2+}+\mathrm{Cu}
K drátu, který spojuje zinek a měď, můžeš připojit třeba žárovku, a procházející elektrony způsobí její rozsvícení.
Důležité je umět rozlišovat mezi katodou a anodou. Katoda je elektroda, na které probíhá redukce, na anodě zase probíhá oxidace. V galvanickém článku je katoda vždy kladný pól (proud tudy vstupuje do roztoku) a anoda záporný pól. Jak se ale dozvíš v příští podkapitole, při elektrolýze je tomu přesně naopak.
Mnemotechnická pomůcka - na katodě oxidační číslo klesá (probíhá redukce). Logicky tedy na anodě musí stoupat (dochází k oxidaci).