Совет 1: Как составить гальванический элемент

Гальваническим элементом называют химический источник тока. Из нескольких таких элементов можно составить батарею, дающую необходимое напряжение для питания электроприбора. Самый простой гальванический элемент называют еще элементом Калло. Сделать его можно в домашних условиях или в школьной лаборатории.
Вам понадобится
  • - стеклянный стакан или банка;
  • - медная проволока или свинцовая пластина;
  • - полоска или стержень из цинка;
  • - вода;
  • - поваренная соль;
  • - немного серной кислоты;
  • - медный купорос;
  • - вольтметр или тестер;
  • - мерная химическая посуда;
  • - весы;
  • - слесарные инструменты.
Инструкция
1
Зачистите до блеска медную проволоку. Это можно сделать напильником или наждачной бумагой. Скрутите из нее произвольную концентрическую спираль диаметром чуть меньше диаметра дна стакана. Положите спираль на дно, а свободный конец выведите выше края стакана.
2
Из цинка вырежьте полоску, длина которой на 1-2 см больше высоты стакана. Согните его так, чтобы он мог висеть на краю стакана, а другой его конец, находящийся внутри сосуда, не доставал бы до дна и лежащего на нем медного электрода примерно на 1 см.
3
Приготовьте 10% раствор поваренной соли. Когда соль полностью растворится, добавьте 3-4 капли концентрированной серной кислоты. Влейте раствор в стакан с электродами.
4
Всыпьте в стакан небольшое количество кристаллического медного купороса так, чтобы он образовал тонкий слой (1-2 мм) на медном электроде. Раствор должен иметь вид прозрачной жидкости. Верхняя часть его остается бесцветной, а нижняя окрашивается в темно-синий цвет.
5
Возьмите измерительный прибор (лабораторный вольтметр, тестер, авометр ли мультиметр) и подключите его с помощью зажимов "крокодил" к электродам гальванического элемента. При этом цинковый электрод подключите к клемме с маркировкой "-", а медный, соответственно, к "+". Элемент Калло развивает ЭДС, равную 1 В, и имеет внутреннее сопротивление порядка 2-3 Ом. Такие элементы можно собрать в батарею, дающую напряжение, достаточное для питания транзисторного приемника, небольшого фонарика и других небольших устройств.

Совет 2: Как составить схему гальванического элемента

В основе работы гальванического элемента, или элемента Даниэля, лежат химические реакции для выработки электрической энергии. Несколько гальванических элементов соединенных между собой составляют батарею. Расчет такой электрохимической ячейки не составляет трудностей.
Вам понадобится
  • Справочная литература
  • База по окислительно-восстановительным потенциалам
  • Стандартные электродные потенциалы при 25o С
  • Ручка
  • Листок бумаги
Инструкция
1
Подобрать химические элементы, которые будут использованы для работы с помощью базы по окислительно-восстановительным потенциалам. Очень часто в таких целях используют сульфат цинка и медный купорос, потому что их очень легко приобрести в любом садоводческом магазине.
2
Записать формулу гальванического элемента в стандартном виде. Например:
Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu
Здесь вертикальная линия обозначает границу раздела фаз, а двойная вертикальная линия – солевой мостик.
3
Записать электродные полуреакции, пользуясь таблицей электродных потенциалов. Обычно их записывают в виде реакций восстановления. Для нашего примера это выглядит следующим образом:
Правый электрод: +2Cu + 2e = Cu
Левый электрод: +2Zn + 2e = Zn
4
Записать общую реакцию на гальваническом элементе. Она представляет собой разность между реакциями на правом и левом электродах:
+2Cu + Zn = Cu + Zn2+
5
Рассчитать потенциалы левого и правого электродов по формуле Нернста.
6
Рассчитать электродвижущую силу (ЭДС) для гальванического элемента. Она, в общем случае, равна разности потенциалов левого и правого электродов. Если ЭДС положительна, то реакция на электродах протекает самопроизвольно. Если ЭДС отрицательна, то самопроизвольно протекает обратная реакция. Для большинства гальванических элементов ЭДС находится в пределах 1.1 Вольта.
Обратите внимание
Старайтесь выбирать те химические элементы, которые не являются токсичными или особо вредными, так как их будет сложно найти в продаже, и они могут нанести непоправимый вред вашему здоровью.
Совет полезен?
Перед тем как выбирать вещества для гальванического элемента, посоветуйтесь со специалистом или найдите в справочной литературе, какая пара даст наибольшую положительную разность потенциалов.

Проверьте свои расчеты несколько раз или дайте их на проверку опытному человеку.
Видео по теме
Полезный совет
Во время эксплуатации гальванического элемента Калло не рекомендуется встряхивать его и переворачивать. Раствор может расплескаться, а он содержит кислоту.

Следите за тем, чтобы электроды не касались друг друга, иначе гальванический элемент прекратит работу.

При изготовлении гальванических элементов этого типа медный электрод можно заменить свинцовым и выполнить его, например, в виде стержня, а цинковый - в виде кольца, охватывающего этот стержень. Чем больше будут поверхности электродов, тем меньше внутреннее сопротивление гальванического элемента и тем больше ресурс его работы.

От двухсот гальванических элементов Калло, включенных последовательно, можно запитать небольшую сетевую электрическую лампочку. При необходимости соединить большое количество таких элементов их необходимо делать в тонких пробирках, установленных в специальную подставку. Электроды при этом делаются из расплющенной медной и цинковой проволоки в виде пластин.

Вместо поваренной соли можно применить глауберову.
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500