AP Chemistry

tế bào điện hóaelectrochemical cell

electrochemical cellVietnamese: tế bào điện hóa

Còn gọi:Also called: pin điện hóa

Tế bào điện hóa là thiết bị tách phản ứng oxi hóa–khử thành hai nửa ở hai điện cực, buộc electron chạy qua mạch ngoài.An electrochemical cell is a device that separates a redox reaction into two half-reactions at two electrodes, forcing electrons to travel through an external circuit.

Trực giác: Giống như bắt nước không chảy thẳng xuống dốc mà phải đi vòng qua cánh quạt tuabin, ta vẫn được đúng phản ứng đó nhưng lấy ra được công thay vì chỉ có nhiệt.Intuition: It's like keeping water from running straight downhill and routing it through a turbine blade instead: you get the same overall process, but now you extract work from it rather than just heat.

Công thức chínhKey formula

E°_{cell} = E°_{cathode} - E°_{anode}

Định nghĩa đầy đủFull definition1 phút đọc1 min read

Tế bào điện hóa là thiết bị bố trí phản ứng oxi hóa–khử để oxi hóa xảy ra ở anot, khử ở catot và electron đi từ anot đến catot qua mạch ngoài. Ion di chuyển giữa các phần để trung hòa điện tích, duy trì dòng điện.

Ở điều kiện chuẩn, thế tế bào bằng thế khử catot trừ thế khử anot và không đổi khi nhân hệ số phản ứng. Theo chiều đã viết, pin Galvani tự sinh dòng nếu thế này dương; bình điện phân cần nguồn ngoài nếu thế này âm.

An electrochemical cell is a device that arranges a redox reaction so that oxidation occurs at the anode, reduction occurs at the cathode, and electrons flow from anode to cathode through an external circuit. Ions migrate between the compartments to balance charge and keep the current flowing.

Under standard conditions, the cell potential equals the cathode reduction potential minus the anode reduction potential, and it does not change when the reaction coefficients are multiplied. For the reaction as written, a galvanic cell drives current on its own if this potential is positive; an electrolytic cell requires an external power source if it is negative.

Ký hiệuNotation

E^\circ_{cell}

E^\circ_{red}

\Delta G = -nFE

F \approx 96485\ \mathrm{C/mol}

E^\circ_{cell}

E^\circ_{red}

\Delta G = -nFE

F \approx 96485\ \mathrm{C/mol}

Đơn vịUnitsThế pin đo bằng vôn (V); điện lượng đo bằng culông (C)Cell potential is measured in volts (V); electric charge is measured in coulombs (C)

Công thức chi tiếtFormula details2 công thức2 formulas

E°_{cell} = \htmlClass{fp-0}{E°_{cathode}} - \htmlClass{fp-1}{E°_{anode}}

E°_{cell} = \htmlClass{fp-0}{E°_{cathode}} - \htmlClass{fp-1}{E°_{anode}}

Dùng thế khử chuẩn ở catot và anot để tính $E^\circ_{cell}$ , rồi xét tính tự phát của chiều đã viết.Use the standard reduction potentials at the cathode and anode to find $E^\circ_{cell}$ , then judge whether the reaction as written is spontaneous.

Trong đóWhere

E°_{cell}

suất điện động chuẩn của tế bào điện hóa — Vstandard cell potential of the electrochemical cell — V

E°_{cathode}

thế khử chuẩn của bán phản ứng tại catot — Vstandard reduction potential of the half-reaction at the cathode — V

E°_{anode}

thế khử chuẩn của bán phản ứng tại anot — Vstandard reduction potential of the half-reaction at the anode — V

\Delta G = \htmlClass{fp-1}{-\htmlClass{fp-0}{nF}E}

\Delta G = \htmlClass{fp-1}{-\htmlClass{fp-0}{nF}E}

Dùng để liên hệ thế tế bào với $\Delta G$ ; dấu của $\Delta G$ cho biết tính tự phát của chiều phản ứng đang xét.Use this to link the cell potential to $\Delta G$ ; the sign of $\Delta G$ tells you whether the direction you are considering is spontaneous.

Trong đóWhere

\Delta G

biến thiên năng lượng tự do Gibbs của phản ứng — Jchange in Gibbs free energy of the reaction — J

n

số mol electron trao đổi trong phản ứng oxi hóa-khử đã cân bằngmoles of electrons transferred in the balanced redox reaction

F

hằng số Faraday, điện tích của một mol electron — C/molFaraday constant, the charge of one mole of electrons — C/mol

E

suất điện động của tế bào điện hóa — Vcell potential of the electrochemical cell — V

Hay hiểu saiCommon misconceptions3 ý · 1 phút đọc3 points · 1 min read

Không nhân thế khử chuẩn với hệ số cân bằng.

Thế khử chuẩn là đại lượng cường tính nên không đổi khi nhân nửa phản ứng; số mol electron $n$ dùng để tính năng lượng mới thay đổi.

Không phải mọi tế bào điện hóa đều tự sinh dòng.

Theo chiều đã viết ở điều kiện chuẩn, pin Galvani có $E^\circ_{cell}>0$ ; bình điện phân có $E^\circ_{cell}<0$ và cần nguồn điện ngoài.

Không vừa đổi dấu thế anot vừa dùng phép trừ.

Hoặc trừ hai thế khử lấy nguyên từ bảng, hoặc đổi dấu thế của nửa phản ứng oxi hóa rồi cộng.

Never multiply a standard reduction potential by a balancing coefficient.

Reduction potential is an intensive quantity, so it stays the same when a half-reaction is scaled; only the number of moles of electrons $n$ used in energy calculations changes.

Not every electrochemical cell drives current by itself.

For the reaction as written under standard conditions, a galvanic cell has $E^\circ_{cell}>0$ , while an electrolytic cell has $E^\circ_{cell}<0$ and needs an external power supply.

Don't flip the sign of the anode potential and subtract as well.

Either subtract two reduction potentials taken straight from the table, or reverse the sign for the oxidation half-reaction and add.

Mẹo phòng thiExam tips2 mẹo2 tips

Xác định $n$ trước khi tính $\Delta G^\circ$ .

Lấy $n$ từ số mol electron trao đổi trong phản ứng đã cân bằng, rồi kiểm tra đơn vị năng lượng của kết quả.

Khi $E^\circ_{cell}<0$ , hãy kết luận đủ hai vế.

Theo chiều đã viết ở điều kiện chuẩn, $\Delta G^\circ>0$ nên phản ứng không thuận lợi về nhiệt động và cần nguồn điện ngoài.

Determine $n$ before calculating $\Delta G^\circ$ .

Take $n$ from the moles of electrons transferred in the balanced reaction, then check that your answer carries energy units.

When $E^\circ_{cell}<0$ , state both halves of the conclusion.

For the reaction as written under standard conditions, $\Delta G^\circ>0$ , so the reaction is thermodynamically unfavorable and an external power source is required.

Tần suất trong đề AP ChemistryHow often it shows up on AP ChemistryThường xuyênVery common

Khái niệm này sinh ra từ đâuWhere the concept comes from1 phút đọc1 min read

1799Alessandro VoltaLuigi GalvaniMichael Faraday

Tế bào điện hóa đầu tiên do Alessandro Volta, nhà khoa học người Ý, công bố năm 1799, dựa trên các thí nghiệm trước đó của Luigi Galvani ở Bologna; đến năm 1833 Michael Faraday cùng vài người bạn mới đặt ra hệ thuật ngữ điện hóa mà hôm nay ta vẫn dùng.

The first electrochemical cell was announced in 1799 by the Italian scientist Alessandro Volta, building on earlier experiments by Luigi Galvani in Bologna; the electrochemical vocabulary we still use today was coined only in 1833, by Michael Faraday together with a few friends.

Vì sao mang đúng cái tên này? Chữ "tế bào" (cell) nghe lạ tai với một thiết bị hóa học, nhưng nó chỉ ngăn chứa nhỏ đựng dung dịch và các điện cực — một đơn vị hoàn chỉnh, và nhiều đơn vị như vậy xếp chồng lên nhau thì thành pin Volta. Phần "điện hóa" (electrochemical) thì gắn với năm 1833, khi Faraday cùng vài người bạn dựng nên toàn bộ hệ thuật ngữ của lĩnh vực này: chất điện li (electrolyte), ion (ion) và điện cực (electrode) đều được đặt tên theo gốc Hy Lạp, cố ý chọn những chữ mô tả đúng sự kiện quan sát được trong phòng thí nghiệm mà không ràng buộc vào bất kỳ lý thuyết nào. Đó là lựa chọn khôn ngoan đến bất ngờ, bởi lúc ấy cấu trúc nguyên tử vẫn hoàn toàn chưa được biết, vậy mà bộ từ vựng ấy vẫn nguyên vẹn trong hóa học hiện đại. Riêng tên gọi "tế bào Volta" (voltaic cell) là cách hậu thế vinh danh Volta, còn "tế bào Galvani" (galvanic cell) nhắc tới con ếch của Galvani — hai cái tên cho cùng một thứ, vì cuộc tranh luận năm xưa để lại dấu vết trên cả hai người.

Nguồn đối chiếuSources

Bạn nắm chắc chưa?Check your understanding

Quiz câu thật từ ngân hàng đềReal exam questions from our question bank

Vài câu thật gắn đúng khái niệm này, chấm ngay kèm giải thích từng đáp án — hệ thống ghi nhớ bạn nắm tới đâu.A few real questions on exactly this concept, graded instantly with an explanation for every choice — the system remembers how well you know it.

Tạo tài khoảnCreate an account

Học tiếp từ đâyKeep learning

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termPin Galvani (Volta) và bình điện phânỨng dụng nhiệt động · khoácourse AP Chemistry

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termThế điện cực pin và năng lượng tự doỨng dụng nhiệt động · khoácourse AP Chemistry

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termPhản ứng oxi hóa–khử (redox)Phản ứng hóa học · khoácourse AP Chemistry

Cần trướcLearn firstphản ứng oxi hóa–khửredox reaction nửa phản ứnghalf-reaction

Dẫn tớiLeads tobình điện phânelectrolytic cell

Liên quanRelatedcầu muốisalt bridge (sắp có)(coming soon)thế điện cực pincell potential

Mục tiêu và lộ trình unit ai cũng xem được — làm bài tập và lưu tiến độ thì cần đăng nhập.Anyone can view a unit's goals and roadmap — sign in to do the exercises and save your progress.

Hay nhầm vớiOften confused with

Thuật ngữTermKhác nhau ở đâuHow they differHay nhầm khiMixed up when

pin galvani (galvanic cell)galvanic cell

Khác nhau ở đâuHow they differTế bào điện hóa là thuật ngữ chung bao gồm cả pin galvani và bình điện phân. Pin galvani là loại tế bào điện hóa trong đó phản ứng tự phát sinh ra dòng điện.

Hay nhầm khiMixed up whenkhi đề bài viết 'electrochemical cell' mà không nói rõ loại nào

Cùng chủ đềSame topic

Nguồn tham khảoReferences

[1]Chemistry The Central Science in SI Units 15th Expanded Global Edition. tr. 976, 994, 1003.