Hvorfor skaber zink og kobber en højere spænding end i kredsløbet?

Zink og kobber skaber ikke en højere spænding end kobber alene i et kredsløb. Faktisk danner zink typisk den negative terminal (anode) af en voltaisk celle, når den er parret med kobber, fordi den er mere reaktiv og undergår oxidation lettere. Forskellen i reaktivitet mellem de to metaller driver de elektrokemiske reaktioner, der genererer spænding i en voltaisk celle.

Når zink og kobber er forbundet i et kredsløb, opstår følgende reaktioner:

1. Oxidation ved zinkelektroden (anode):

Zn(s) → Zn^(2+) (aq) + 2e-

Zinkatomer mister to elektroner og opløses i elektrolytten som positivt ladede zinkioner (Zn^(2+)). Disse elektroner bliver tilgængelige i kredsløbet.

2. Reduktion ved kobberelektroden (katode):

Cu^(2+) (aq) + 2e- → Cu(s)

Kobberioner i elektrolytten får to elektroner fra kredsløbet og aflejres som kobberatomer på kobberelektroden.

Denne redoxreaktion skaber en potentialforskel mellem zink- og kobberelektroderne. Zinkelektroden bliver negativt ladet på grund af de overskydende elektroner, mens kobberelektroden bliver positivt ladet på grund af at kobberionerne tiltrækker elektronerne. Denne potentialforskel driver strømmen af ​​elektroner i kredsløbet og genererer en elektrisk strøm.

Styrken af ​​den producerede spænding afhænger af forskellen i reduktionspotentialer mellem anode- og katodematerialerne. I dette tilfælde er standardreduktionspotentialet for Zn^(2+) / Zn -0,76 V, mens det for Cu^(2+) / Cu er +0,34 V. Den samlede cellespænding er cirka forskellen mellem disse potentialer, hvilket er omkring 1,1 V.

Brug af andre metaller med mere ekstreme standardreduktionspotentialer kan give højere spændingsoutput fra voltaiske celler.