Ogniwo Volty
Ogniwo Volty – ogniwo galwaniczne, w którym elektrodami są płytki cynkowe i miedziane, zanurzone w wodnym roztworze elektrolitu.
Historia
[edytuj | edytuj kod]
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
[edytuj | edytuj kod]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): 2H3O+ + 2e− → H2↑ + 2H2O
Zachodzące na obu elektrodach procesy sprowadzają się do sumarycznej reakcji[5][6]:
- Zn + 2H3O+ → Zn2+ + 2H2O + H2↑
Jony hydroniowe pochodzą z autodysocjacji wody (w przypadku gdy elektrolitem jest solanka), więc obojętność elektryczna całego roztworu zapewniana jest przez aniony wodorotlenkowe powstające w równych ilościach do H3O+. Dlatego w środowisku obojętnym powstaje Zn(OH)2 (cynk wypiera wodór z wody).
W późniejszych konstrukcjach solankę zastąpiły inne elektrolity, np. roztwór kwasu siarkowego[7], w którym aniony siarczanowe SO42− i wodorosiarczanowe HSO4−, pochodzące z dysocjacji elektrolitycznej H2SO4, zobojętniają dodatni ładunek kationów po obu stronach powyższej reakcji (powstaje sól cynku – cynk wypiera wodór z kwasu).
Dla takiego układu siła elektromotoryczna ogniwa wynosi około 0,76 V, zaś zapis obwodu to: (–) Zn | H2SO4 | Cu (+).
Przypisy
[edytuj | edytuj kod]- ↑ Alessandro Volta, [w:] Encyclopædia Britannica [dostęp 2020-02-02] (ang.).
- ↑ Krzysztof Amborski, Krystyn Pawluk, Alessandro Volta i jego ogniwa, „Maszyny Elektryczne – Zeszyty Problemowe”, 4/2017 (116), 2017, s. 139–142 [dostęp 2020-02-02].
- 1 2 On the Electricity excited by the mere Contact of conducting Substances of different Kinds. [dostęp 2019-09-29].
- ↑ This Month in Physics History [online], www.aps.org [dostęp 2020-10-09] (ang.).
- ↑ Franco Decker, Volta and the "Pile" [online], Electrochemistry Encyclopedia [dostęp 2020-10-09].
- ↑ 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.
