Гальванічний елемет в природі: овочі і фрукти

Гальванічний елемент з картоплі, лимону. Виконав робот. У Учень 11-Б класу. Кз «кегичывський лыцей»Прокопчук Данило

Гальванічний елемент. Гальванічний елемент – це хімічне джерело живлення, в якому використовується різниця електродних потенціалів двох металів, занурених у електроліт.r

Склад елементів. Як правило, такий елемент складається з двох різних металів, занурених в окремий електроліт. Кожен з електродів разом з електролітом, у який він занурений, утворює напівелемент. Напівелементи можуть бути з’єднані між собою за допомогою соляного містка або відокремлені один від одного пористою мембраною. Наприклад, це можуть бути цинковий і мідний електроди, занурені відповідно у розчини солей цинку та міді.

Утворення електричного шару. На поверхні кожного з металів, занурених в електроліт, утворюється подвійний електричний шар внаслідок переходу частини атомів металу в розчин у вигляді іонів. Як наслідок, кожен із металів отримує електричний заряд. Якщо з’єднати електроди провідником, то заряд стікатиме від електрода з більшим потенціалом до електрода з меншим потенціалом, утворюючи електричний струм.

При цьому потенціали електродів вирівнюватимуться, що призведе до порушення рівноваги між електродом і електролітом. Це, у свою чергу, спричиняє перехід нових атомів з електроду в електроліт. У результаті в замкненому колі підтримується електричний струм, який супроводжується зміною електродів: у зображених на рис2.зі слайда№2 прикладах відбувається розчинення цинкового електроду і відкладення міді на мідному.

Овочі і фрукти, як елетроліти. Овочі та фрукти мають свій сік, який можна використовувати як електроліт. Якщо встромити, наприклад, у яблуко два цвяхи (один залізний, другий з міді) і під’єднати їх до електричного навантаження, почнеться процес окиснення і відновлення, в якому яблучний сік виступає електролітом, залізо – анодом, а мідь – катодом.

Овочі і фрукти в ролі електролітів. Через хімічні процеси з’явиться напруга. Якщо взяти декілька таких елементів, то можна ввімкнути світлодіодний ліхтарик чи радіоприймач або підзарядити телефон. Такі гальванічні елементи можна реально використовувати в умовах відсутності електроенергії – у туристичних походах, експедиціях, тощо.

Дослідження. Досліджувана проблема полягає в тому, щоб визначити оптимальний режим роботи гальванічного елемента, виготовленого з використанням овочів або фруктів, за напругою, струмом та опором навантаження.

Картопляний годинник. В даному випадку картопля (до комплекту не входить) і металеві пластини з цинку та міді утворюють батарею. Картопля виступає в ролі гальванічного елемента і перетворює хімічну енергію в електричну. А оскільки мідь і цинк мають різні властивості, іони рухаються між ними. Таким чином виникає електричний струм. Картопля сприяє вільному переміщенню іонів. Цинк являє собою негативний полюс батарейки, а мідь - позитивний. Електричний струм тече по проводах між цинковою і мідною пластиною і запускає годинник.

Винайдена 200 років тому найперша батарейка працювала саме на основі фруктового соку. Алессандро Вольта в 1800 році зробив відкриття, зібравши нехитрий пристрій з двох пластин металу (цинк і мідь) і шкіряної прокладки між ними, просоченої лимонним соком. Алессандро Вольта виявив, що між пластинами виникає різниця потенціалу. Іменем цього вченого назвали одиницю вимірювання напруги, а його фруктовe джерело енергії стало прабатьком всіх нинішніх батарейок, які в честь Луїджі Гальвані називають тепер гальванічним елементами.

Фруктова батарейка. Гіпотеза знайшла своє підтвердження: різні фрукти дають різний за силою струм. Дослід: Беремо лимон (груша, яблуко) з одного боку вставляємо мідну дріт, а з іншого цинкову пластину. Батарейка готова вимірюємо напругу. Звичайна пальчикова батарейка дає 1,5 Вольта. Під час досліду дізнались такий результат: Груша – 0,90 ВЯблуко – 0,87 ВЛимон – 0,90 ВЯкщо взяти світлодіодну лампочку і під’єднати до контактів лимону, то ми наблюдаємо, що світиться лампочка.rrrrrrrrrr

Анод – окиснення цинку (zn)А. Схематичне зображення гальванічного елемента. 1. Цинковий анод. 2. Мідний катод. 3. Водний розчин цинк нітрату (уміст солі 1 моль/л). 4. Водний розчин купрум(ІІ) нітрату (уміст солі 1 моль/л). 5. Сольовий місток (водний розчин натрій хлориду). 6. Гальванометр. Б. Фото анода і катода.