Галвански елементи

Из пројекта Википедија

Галвански елементи добили су име по Луиђију Галванију (9. септембра 1737. - 4. децембра 1798. године). Он је живео и умро у Болоњи и открио је присуство електрицитета у мушићима и нервним ћелијама. 1780. године он је употребио једну жабу за експеримент. Открио је да два различита метала (бакар и цинк на пример) заједно спојени и такође истовремено додирујући две стране нерва жабине ноге, праве мали електрицитет и померају ногу. Он је овај феномем назвао „животињски електрицитет“ док га је свет протумачио као „галванизам“. На основу његових истраживања Александро Волта је касније открио и направио прву батерују. Галвански елементи омогућавају претварање хемијске енергије у електричну. Ако две плоче различите металне чистоће, а обично су то цинк (Zn), који служи за позитивну плочу, и бакар (Cu) или угљеник (C) који служе за негативну плочу, уронимо у разређену сумпорну киселину (H2SO4), а за међусобно спајање горњег и доњег дела плоче користимо изолатор, између плоча ће потећи једносмерна струја. Плочице метала се не смеју додиривати. Као нуспроизвод хемијске реакције, на плочи бакра ће се појавити водоник (H) у облику мехурића, а цинкова плоча ће се трошити. Проток струје ће бити са бакарне плоче која се такође назива и анода, према плочи цинка која се назива катода, па онда кроз изолатор и са цинка према бакру кроз разређену сумпорну киселину. Ако прекинемо ток струје кроз изолатор (прекинемо струјно коло), струје престаје да тече, али се одмах и обнавља ако струјно коло опет затворимо. Напон је присутан и када је струјно коло отворено. Струју и напон можемо мењати тако да горе описано струјно коло прекинемо и паралелно с плочама спојимо волтметар и амперметар. На амперметру ћемо приметити да током хемијске реакције струје пада. То се догађа због све веће количине мехурића водоника на бакарној плочи. Ако мехуриће скинемо с плоче помоћу стакленог штапића, који је отпоран на киселину, а и изолатор је, струје ће опет порасти. Мехуриће водоника одвајају бакарну плочу од сумпорне киселине и смањују површину додира између њих. Примери у којима се примењују галвански елементи су батерија и акумулатори. Електрични потенцијал је једна од табличних вредности. Да би смо, на пример, израчунали електрични потенцијал једне батерије потребно је да знамо потенцијале елемената од којих је састављена та батерија. Пример: Једна обична батерија је састављена од цинка и бакра. Знамо да је електрични потенцијал цинка једнак -0.76 V, а бакра +0.34 V. Разлика ова два потенцијала је електрични потенцијал те батерије:

Cu2+ + 2e− → Cu (E = +0.34 V) Zn2+ + 2e− → Zn (E = −0.76 V)

Cu2+ + Zn → Cu + Zn2+

Значи електрични потенцијал ове батерије је: +0.34 V −(−0.76 V) = 1.10 V

Ако користимо различите комбинације метала или електролита, приметићемо да се на плочама генерушу различити напони и повећава или смањује трајност галванског елемента. Прва батерија је израђена у лабораторији у Универзитету у Павију, Италија, коју је створио Александро Волта. Алкалне батерије за разлику од обичних имају у себи и манган-два-оксид (MnO2).