При проходженні електричного струму через електроліт на поверхні електродів протікають електрохімічні реакції. Протікання електрохімічних реакцій може породжуватися зовнішнім джерелом струму. Можливо й зворотне явище: електрохімічні реакції, що протікають на двох електродах, опущених в електроліт, породжують електричний струм, причому реакції йдуть тільки при замкнутому ланцюзі (при проходженні струму).
Електрохімічним (або гальванічним) елементом називається пристрій для отримання електричного струму за рахунок електрохімічних реакцій. Найпростіший електрохімічний елемент складається з двох металевих електродів (провідників першого роду), опущених в електроліт (провідник другого роду) і з'єднаних між собою металевим контактом. Кілька електрохімічних елементів, з'єднаних послідовно, утворюють електрохімічну ланцюг.
^ Найважливішою кількісною характеристикою електрохімічного елемента є електрорушійна сила (ЕРС, Е), яка дорівнює різниці потенціалівправильно розімкнутого елемента (такого, у якого до кінцевих електродів елемента приєднані провідники першого роду з одного і того ж матеріалу).
Якщо при проходженні електричного струму в різних напрямках на поверхні електрода протікає одна і та ж реакція, але в протилежних напрямках, то такі електроди, а також елемент або ланцюг, складені з них, називаються оборотними. ЕРС оборотних елементів є їх термодинамічних властивістю, тобто залежить тільки від Т, Р, природи речовин, що складають електроди і розчини, і концентрації цих розчинів. Приклад оборотного елемента елемент Даніеля-Якобі:
() Cu Zn ZnSO 4 CuSO 4 Cu (+)
в якому кожен електрод звернемо. При роботі елемента йдуть такі реакції: Zn Zn 2 + + 2 e, Cu 2 + + 2 e Cu. При пропущенні струму нескінченно малої сили від зовнішнього джерела на електродах протікають зворотні реакції.
Приклад незворотного елемента елемент Вольта:
() Zn H 2 SO 4 Cu (+)
При роботі елемента протікають реакції: Zn Zn 2 + + 2 e, 2H + + 2 e H 2. При пропущенні струму від зовнішнього джерела електродними реакціями будуть: 2H + + 2 e H 2, Cu Cu 2 + + 2 e.
ЕРС електрохімічного елемента є величиною позитивною, тому вона відповідає певному мимовільно протікають процеси, що дає позитивну роботу. Зворотному процесу, який не може протікати самостійно, відповідала б від'ємна ЕРС. При складанні ланцюга електрохімічних елементів процес в одному з елементів можна направити так, щоб він супроводжувався витратою роботи ззовні (несамопроізвольний процес), використовуючи для цього роботу іншого елемента ланцюга, в якому йде мимовільний процес. Сумарна ЕРС будь ланцюга дорівнює алгебраїчної сумі позитивних і негативних величин. Тому дуже важливо при записі схеми ланцюга враховувати знаки ЕРС, користуючись прийнятими правилами.
^ ЕРС електрохімічної ланцюга вважається позитивною, якщо при записі ланцюга правий електрод заряджений позитивно щодо лівого (катіони при роботі ланцюга проходять в розчині від електрода, записаного зліва, у напрямку до електрода, записаному праворуч, і в цьому ж напрямку рухаються у зовнішній ланцюга електрони) . Приклад.
