在化学的奇妙世界里,原电池是将化学能转化为电能的关键装置。而在原电池的众多组件中,盐桥虽看似不起眼,却发挥着至关重要的作用。今天,就让我们一同深入探究盐桥的奥秘。​
一、盐桥是什么​
盐桥,从名字就能大概猜出它的一些特征。简单来说,它是一种连接两个半电池的装置,通常由充满高浓度电解质溶液的 U 形管构成 ,管内的电解质溶液被琼脂等物质固定,防止溶液流出,但离子可在其中自由移动。常见的盐桥溶液有饱和氯化钾溶液、4.2mol/L KCl、0.1mol/L LiAc 和 0.1mol/L KNO₃等 。例如,教材中常使用装有饱和 KCl 琼脂溶胶的 U 形管作为盐桥。​
二、盐桥的工作原理​
原电池工作时,负极发生氧化反应,如在铜锌原电池中,锌棒(负极)失去电子变成 Zn²⁺进入溶液,导致 ZnSO₄溶液中 Zn²⁺增多,溶液带正电;正极发生还原反应,铜离子(Cu²⁺)在铜板(正极)上获得电子沉积为铜,使得 CuSO₄溶液中 Cu²⁺减少,SO₄²⁻相对过多,溶液带负电 。​
如果没有盐桥,随着反应进行,溶液电荷不平衡,会阻止反应继续。而盐桥的存在就解决了这个问题。盐桥中的离子会定向迁移,比如在上述铜锌原电池中,盐桥里的 Cl⁻会向 ZnSO₄溶液迁移,中和过剩的正电荷;K⁺向 CuSO₄溶液迁移,补充减少的正电荷 。这样,盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移,使锌的溶解和铜的析出过程得以持续进行,从而构成了完整的电流通路 。