Ogniwo Volty
Ogniwo Volty – ogniwo galwaniczne, w którym elektrodami są płytki cynkowe i miedziane, zanurzone w wodnym roztworze elektrolitu.
Historia edytuj
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
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 edytuj
- ↑ 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].
- ↑ a b 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.
