Ogniwo Volty

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Rysunki z pracy Volty przedstawiające baterie (stosy) ogniw. Naczynia końcowe służą do sprawdzania napięcia przez zanurzenie rąk.
Stos Volty

Ogniwo Voltyogniwo galwaniczne, w którym elektrodami są płytki cynkowe i miedziane, zanurzone w wodnym roztworze elektrolitu.

Historia[edytuj | edytuj kod]

Ogniwo Volty

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): 2H
3
O+
+ 2e
→ H
2
↑ + 2H
2
O

Zachodzące na obu elektrodach procesy sprowadzają się do sumarycznej reakcji[5][6]:

Zn + 2H
3
O+
→ Zn2+
+ 2H
2
O + 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
2
SO
4
+ 2H
2
O ⇌ 2H
3
O+
+ SO2−
4

Dla takiego układu siła elektromotoryczna ogniwa wynosi około 0,76 V, zaś zapis obwodu to: (–) Zn | H2SO4 | Cu (+).

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. Alessandro Volta. Encyclopaedia Britannica. [dostęp 2020-02-02].
  2. Krzysztof Amborski, Krystyn Pawluk, Alessandro Volta i jego ogniwa, „Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe”, 4/2017 (116), 2017, s. 139–142 [dostęp 2020-02-02].
  3. a b On the Electricity excited by the mere Contact of conducting Substances of different Kinds. [dostęp 2019-09-29].
  4. This Month in Physics History, www.aps.org [dostęp 2020-10-09] (ang.).
  5. Franco Decker, Volta and the "Pile", Electrochemistry Encyclopedia [dostęp 2020-10-09].
  6. Jerry Goodisman, Observations on Lemon Cells, „Journal of Chemical Education”, 78 (4), 2001, s. 516, DOI10.1021/ed078p516 (ang.).c?
  7. Encyklopedia fizyki, t. II, Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1973, s. 543.