Elektroda grafitowa (węglowa), otoczona sproszkowanym tlenkiem manganu$\text{(IV)}$ z węglem, umieszczona jest w porowatym naczyniu, a z kolei cynkowy pręt, wraz z elektrodąelektrodaelektrodą grafitową, ulokowany jest w nasyconym roztworze chlorku amonu (salmiaku). Roztwór chlorku amonu w ogniwie Leclanchégo pełni funkcję elektrolituelektrolitelektrolitu, a cynk oraz grafit to elektrody. Całe ogniwo jest szczelnie zamknięte, aby zapobiec parowaniu wody, a co za tym idzie – wykrystalizowaniu z roztworu chlorku amonu.

R1I1OgklXEY0t

Ilustracja przedstawiająca schemat budowy ogniwa Leclanchégo. Składa się ono z anody cynkowej, oznaczonej minusem, zanurzonej w nasyconym roztworze chlorku amonu, salmiaku, oraz katody, oznaczonej plusem, składającej się z elektrody grafitowej otoczonej sproszkowanym tlenkiem manganu cztery z węglem, które to z kolei otacza porowate wypełnienie.

Chlorek amonu pod wpływem wody ulega reakcji dysocjacji elektrolitycznej:

W wyniku tego powstają dodatnio naładowane kationy amonu oraz ujemnie naładowane aniony chlorkowe.

Aniony chlorkowe reagują z elektrodą cynkową:

W powyższej reakcji możemy zauważyć, że na elektrodzie cynkowej zachodzi reakcja utleniania (zwiększania się stopnia utlenienia), w wyniku czego gromadzą się elektrony. Dlatego elektroda cynkowa jest ujemnie naładowana, stąd pełni funkcję anodyanodaanody.

Kationy amonu, w kontakcie z elektrodą grafitową, zaczynają redukować się na jej powierzchni do amoniaku oraz wodoru:

W wyniku tego procesu elektroda grafitowa traci ujemnie naładowane elektrony, w związku z czym przyjmuje ładunek dodatni, pełniąc w tym ogniwie funkcję katodykatodakatody. W tym czasie amoniak tworzy z jonami cynku kompleks tetraaminocynkowy$\text{(II)}$.

Wydzielający się dzięki tej reakcji chemicznej wodór, jest utleniany przez obecny w ogniwie tlenek manganu$\text{(IV)}$, który pełni rolę depolaryzatora, co oznacza, że zapobiega polaryzacji ogniwa:

Dlatego możemy zapisać reakcje zachodzące w ogniwie jako:

• anodę:

  $\text{Zn}\to {\text{Zn}}^{2+}+2{\text{e}}^{-}$

• katodę:

  $2{\text{NH}}_4^{+}+2{\text{e}}^{-}+2{\text{MnO}}_2\to {\text{Mn}}_2{\text{O}}_3+{\text{H}}_2\text{O}+2{\text{NH}}_3$

Sumaryczne równanie reakcji zachodzącej w ogniwie Leclanchégo:

Korzystając z konwencji sztokholmskiejkonwencja sztokholmskakonwencji sztokholmskiej, schemat ogniwa Leclanchégo możemy zapisać jako:

SEMSEM (siła elektromotoryczna)SEM takiego ogniwa wynosi $\mathrm{1,5} \text{V}$, dlatego ogniwo Leclanchégo wykorzystywane jest w produkcji baterii (np. paluszków $\mathrm{1,5} \text{V}$ lub baterii płaskich $\mathrm{4,5} \text{V}$). Warto w tym miejscu wspomnieć, że jest to błędne określenie, ponieważ baterie są połączonymi ze sobą ogniwami. Jednak nazwa „bateria” przyjęła się również dla określenia ogniwa Leclanchégo.

Słownik

Bibliografia

Encyklopedia PWN

Zumdahl S. S., Zumdahl S. A., Chemistry, 5th Edition, Boston 2000.