Ogniwo Volty
W poniższym artykule Ogniwo Volty omówimy szeroki zakres tematów i perspektyw związanych z tym elementem. Od jego wpływu na społeczeństwo, przez jego historyczne korzenie, poprzez obecne i przyszłe implikacje, kompleksowo zajmiemy się wszystkimi istotnymi aspektami związanymi z Ogniwo Volty. Poprzez głęboką i rygorystyczną analizę staramy się rzucić światło na ten temat i zapewnić czytelnikowi pełną i zróżnicowaną wizję, która pozwoli mu zrozumieć jego złożoność i znaczenie w bieżącym kontekście. Bez względu na Twoje zainteresowanie Ogniwo Volty, jesteśmy pewni, że w tym artykule znajdziesz cenne informacje i wgląd w swoje zrozumienie tematu.
Ogniwo Volty – ogniwo galwaniczne, w którym elektrodami są płytki cynkowe i miedziane, zanurzone w wodnym roztworze elektrolitu.
Historia
Konstrukcja ogniwa Volty jest przypisywana włoskiemu fizykowi Alessandrowi Volcie, który w 1800 roku opisał skonstruowane przez siebie pierwsze ogniwo elektryczne[1]. Pierwotna konstrukcja składała się z szeregu naczyń, w których w roztworze soli umieszczone były po dwie blaszki z różnych metali. Końcowe pojemniki miały tylko jedną blaszkę. Volta sprawdzał „siłę” zbudowanej baterii przez wrażenie, jakie odczuwał po zanurzeniu rąk w skrajnych naczyniach. Prowadząc eksperymenty z różnymi metalami, zauważył, że najsilniejszy efekt uzyskuje stosując jako jedną elektrodę miedź lub srebro, a jako drugą cynk. Skonstruował na tej podstawie urządzenie znane później jako „stos Volty”, w którym naczynia zostały zastąpione przekładkami z kartonu nasączonego słoną wodą[2][3].
Zasada działania
W pierwotnej konstrukcji Volty elektrolitem jest solanka[3][4], zaś na elektrodzie cynkowej zachodzi utlenianie jej materiału do kationów Zn2+, które przechodząc do roztworu wodnego uwalniają elektrony zgodnie z reakcją:
- anoda cynkowa (utlenianie): Zn → Zn2+
+ 2e−
Natomiast na elektrodzie miedzianej (która pełni tutaj głównie rolę przewodnika ładunków) zachodzi reakcja redukcji jonów hydroniowych do gazowego wodoru:
- katoda miedziana (redukcja): 2H
3O+
+ 2e−
→ H
2↑ + 2H
2O
Zachodzące na obu elektrodach procesy sprowadzają się do sumarycznej reakcji[5][6]:
- Zn + 2H
3O+
→ Zn2+
+ 2H
2O + H
2↑
Obojętność elektryczna całego roztworu zapewniana jest przez obecne w nim aniony chlorkowe i powstające w równych ilościach na skutek autodysocjacji wody, aniony wodorotlenkowe.
W późniejszych konstrukcjach rolę solanki zastąpiły inne elektrolity jak np. roztwór kwasu siarkowego[7], gdzie przeciwjonami są głównie aniony siarczanowe SO2−4, pochodzące z dysocjacji elektrolitycznej kwasu siarkowego, dostarczającej także jonów hydroniowych:
- H
2SO
4 + 2H
2O ⇌ 2H
3O+
+ SO2−
4
Dla takiego układu siła elektromotoryczna ogniwa wynosi około 0,76 V, zaś zapis obwodu to: (–) Zn | H2SO4 | Cu (+).
Przypisy
- ↑ Alessandro Volta, Encyclopædia Britannica (ang.).
- ↑ Krzysztof Amborski, Krystyn Pawluk, Alessandro Volta i jego ogniwa, „Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe”, 4/2017 (116), 2017, s. 139–142 .
- ↑ a b On the Electricity excited by the mere Contact of conducting Substances of different Kinds. .
- ↑ This Month in Physics History , www.aps.org (ang.).
- ↑ Franco Decker, Volta and the "Pile" , Electrochemistry Encyclopedia .
- ↑ Jerry Goodisman, Observations on Lemon Cells, „Journal of Chemical Education”, 78 (4), 2001, s. 516, DOI: 10.1021/ed078p516 (ang.).
- ↑ Encyklopedia fizyki, t. II, Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1973, s. 543.
