Celda galvánica

Una celda galvánica es una fuente de energía eléctrica, el principio de funcionamiento se basa en reacciones químicas. La mayoría de las baterías y acumuladores modernos están comprendidos en la definición y pertenecen a la categoría en cuestión. La celda físicamente galvánica consiste en electrodos conductores sumergidos en uno o dos líquidos( electrolitos).

Información general

Las células galvánicas se dividen en primarias y secundarias de acuerdo con la capacidad de producir corriente eléctrica. Ambas especies son consideradas fuentes y sirven para diferentes propósitos. El primero produce corriente durante una reacción química, la segunda función solo después de la carga. A continuación hablamos de ambas variedades. Por el número de líquidos, se distinguen dos grupos de elementos de galvanoplastia:

1. Un ejemplo vivo de dispositivos con un solo líquido es la columna de voltios( 1800) y el elemento de Wollaston, que Georg Ohm utilizó originalmente en su propia investigación. Consistía en placas de cobre enrolladas en superficies cilíndricas huecas: la primera se insertaba en la segunda. Ambos están protegidos del contacto con puntales de madera. El electrolito es ácido sulfúrico diluido. El resultado es una duplicación de las superficies de trabajo. Durante la reacción, el sulfato de cobre se forma con la liberación de hidrógeno y el zinc se oxida. En las baterías, un electrodo suele ser carbón.
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   Fuente de electricidad

2. Los elementos con dos líquidos utilizan un electrolito con un exceso de oxígeno para sumergir el electrodo, donde se forma el hidrógeno. Como resultado, se produce una reacción química de la formación de agua, la inestabilidad de la corriente se compensa y suaviza. La primera idea de utilizar las fuentes presentadas en 1829, Becquerel. Inicialmente, se usó un recipiente hecho de arcilla débilmente cocida para separar los recipientes, que tenían una buena porosidad. Para compensar la liberación de hidrógeno en el electrodo de cobre es permisible usar vitriol azul.

Volatilidad de las fuentes de alimentación con un solo líquido notado Ohmios, revelando la inaceptabilidad de la celda de galvanoplastia Wollaston para experimentos en el estudio de la electricidad. La dinámica del proceso es tal que en el momento inicial de tiempo la corriente es grande y primero aumenta, luego, en pocas horas, cae a un valor promedio. Las baterías modernas son caprichosas.

La historia del descubrimiento de la electricidad química

Poco se sabe del hecho de que en 1752 la electricidad galvánica fue mencionada por Johann Georg. La publicación El estudio del origen de los sentimientos agradables y desagradables, publicado por la Academia de Ciencias de Berlín, incluso dio al fenómeno una interpretación completamente correcta. Experiencia: las placas de plata y plomo se conectaron en un extremo, mientras que los opuestos de diferentes lados se aplicaron a la lengua. En los receptores se observa el sabor del sulfato ferroso. Los lectores ya han adivinado que el método descrito para probar las baterías se usaba a menudo en la URSS.

Explicación del fenómeno: aparentemente, hay algunas partículas metálicas que irritan los receptores de la lengua. Las partículas son emitidas por una sola placa al contacto. Además, un metal se disuelve. En realidad, hay un principio de funcionamiento de una celda galvánica, donde la placa de zinc desaparece gradualmente, regalando la energía de los enlaces químicos a una corriente eléctrica. La explicación se realizó medio siglo antes del informe oficial a la Royal Society de Londres, Alessandro Volta, sobre la apertura de la primera fuente de energía. Pero, como sucede a menudo con los descubrimientos, por ejemplo, la interacción electromagnética, la experiencia pasó desapercibida por la comunidad científica general y no se ha estudiado adecuadamente.

Agregamos que esto resultó estar conectado con la reciente abolición de la persecución por brujería: pocos han decidido, después de la triste experiencia de las "brujas", estudiar fenómenos oscuros. La situación era diferente con Luigi Galvani, que había estado trabajando en el Departamento de Anatomía en Bolonia desde 1775.Sus especializaciones se consideraron irritantes del sistema nervioso, pero la estrella no dejó una marca significativa en el campo de la fisiología. Un estudiante de Beccaria estaba activamente involucrado en la electricidad. En la segunda mitad de 1780, según se desprende de las memorias del científico( 1791, De Viribus Electricitatis in Motu Muscylary: Commentarii Bononiensi, volumen 7, p. 363), la rana fue nuevamente preparada( experimentos y luego duró muchos años).

Cabe señalar que el asistente notó un fenómeno inusual, exactamente como con la desviación de la aguja de la brújula por el cable con corriente eléctrica: el descubrimiento fue realizado solo por personas indirectamente relacionadas con la investigación científica. La observación se refería a sacudidas de las extremidades inferiores de la rana. En el transcurso del experimento, el asistente tocó el nervio femoral interno del animal que estaba siendo preparado, las piernas se contrajeron. Cerca de allí, había un generador electrostático en la mesa, una chispa se deslizó en el dispositivo. Luigi Galvani inmediatamente trató de repetir la experiencia. Lo que tuvo éxito. Y de nuevo en el coche deslizó una chispa.

Se formó una conexión paralela con la electricidad, y Galvani quería averiguar si una tormenta eléctrica actuaría sobre una rana de manera similar. Resultó que los desastres naturales no tienen un impacto notable. Las ranas unidas por ganchos de cobre a la médula espinal a la cerca de hierro, se movían independientemente de las condiciones climáticas. Los experimentos no se pudieron implementar con una repetibilidad del 100%, la atmósfera no tuvo impacto. Como resultado, Galvani encontró una gran cantidad de pares formados por diferentes metales que, en contacto entre ellos y el nervio, causaron una contracción de las patas de la rana. Hoy en día, el fenómeno se explica por diferentes grados de electronegatividad de los materiales. Por ejemplo, se sabe que las placas de aluminio no pueden remacharse con cobre, los metales forman un par galvánico con propiedades pronunciadas.

Galvani observó acertadamente que se está formando un circuito eléctrico cerrado, lo que sugiere que la rana contiene electricidad animal, descargada como un tarro de Leyden. Alessandro Volta no aceptó la explicación. Habiendo estudiado cuidadosamente la descripción de los experimentos, Volta adelantó la explicación de que la corriente ocurre cuando se combinan dos metales, directamente oa través del electrolito del cuerpo de un ser biológico. La causa de la corriente radica en los materiales, y la rana es un indicador simple del fenómeno. Cita Volta de una carta dirigida al editor de una revista científica:

Los conductores del primer tipo( sólidos) y del segundo( líquidos), cuando entran en contacto en alguna combinación, generan un impulso de electricidad, hoy es imposible explicar las causas del fenómeno. La corriente fluye en un circuito cerrado y desaparece si se rompe la integridad del circuito.

Volts

pilar Leptu introdujo Giovanni Fabroni en una serie de descubrimientos, que informaron que cuando se colocaron dos placas de galvanoplastia en agua, una comenzó a descomponerse. Por lo tanto, el fenómeno está relacionado con los procesos químicos. Y Volta, mientras tanto, inventó la primera fuente de energía, que sirvió durante mucho tiempo para el estudio de la electricidad. El científico buscaba constantemente formas de mejorar el efecto de los pares de galvanoplastia, pero no lo encontró.En el curso de los experimentos, se creó una estructura de columna voltaica:

1. Los círculos de zinc y cobre se tomaron en pares en contacto cercano entre sí.
2. Los pares resultantes se separaron mediante círculos húmedos de cartón y se colocaron uno encima del otro.

Es fácil adivinar que obtuvimos una conexión en serie de fuentes de corriente que, en resumen, amplificaron el efecto( diferencia de potencial).Cuando se toca, un nuevo dispositivo causa un golpe perceptible en la mano de un hombre. Como los experimentos de Mushenbruck con un frasco de leyden. Sin embargo, tomó tiempo para repetir el efecto. Se hizo evidente que la fuente de energía es de origen químico y se está renovando gradualmente. Pero acostumbrarse al concepto de nueva electricidad no fue fácil. La columna voltaica se comportó como un banco de Leyden cargado, pero. ..

Volta organiza un experimento adicional. Equipa cada uno de los círculos con un mango aislante, lo pone en contacto por un tiempo, luego se abre y realiza un estudio con un electroscopio. Para entonces, la ley de Coulomb ya se había dado a conocer, resulta que el zinc se cargó positivamente y el cobre negativamente. El primer material le dio electrones al segundo. Por esta razón, la placa de zinc de la columna voltios se destruye gradualmente. Para estudiar el trabajo se nombró una comisión, en la que se presentaron los argumentos de Alessandro. Incluso entonces, por inferencia, el investigador descubrió que la tensión de los pares individuales se suma.

Volta explicó que sin círculos húmedos tendidos entre los metales, el diseño se comporta como dos placas: cobre y zinc. La amplificación no se produce. Volta encontró la primera fila de electronegatividad: zinc, plomo, estaño, hierro, cobre, plata. Y si excluimos los metales intermedios entre los extremos, la "fuerza motriz" no cambia. Volta estableció que la electricidad existe mientras las placas se tocan: la fuerza no es visible, pero se siente fácilmente, por lo tanto, es cierto. El 20 de marzo de 1800, el científico escribió al presidente de la Royal Society de Londres, Sir Joseph Banks, a quien Michael Faraday se acercó por primera vez. Los investigadores de

English descubrieron rápidamente que si se caía agua en la placa superior( cobre), se liberaba gas en el punto especificado en el área de contacto. Hicieron el experimento desde ambos lados: los cables de un circuito adecuado estaban encerrados en frascos de agua. Gas investigado. Resultó que el gas es combustible, solo se destaca del único lado. El alambre fue notablemente oxidado por el opuesto. Se establece que el primero es el hidrógeno y el segundo fenómeno se produce debido a un exceso de oxígeno. Se estableció( 2 de mayo de 1800) que el proceso observado es la descomposición del agua bajo la acción de una corriente eléctrica.

William Crookshank demostró de inmediato que era posible hacer lo mismo con las soluciones de sales metálicas, y Wollaston finalmente demostró la identidad de la columna de voltios con la electricidad estática. Como dijo el científico: la acción es más débil, pero tiene una duración más larga. Martin Van Marum y Christian Heinrich Pfaff cargaron un tarro de Leyden de un elemento. Y el profesor Humphrey Davy descubrió que el agua limpia no puede servir como electrolito en este caso. Por el contrario, cuanto más líquido es capaz de oxidar el zinc, mejor es la columna de voltios, que es bastante consistente con las observaciones de Fabroni. El ácido

mejora en gran medida el rendimiento al acelerar el proceso de generación de electricidad. Al final, Davy creó una teoría coherente del pilar Volt. Explicó que los metales inicialmente poseen cierta carga, al cerrar los contactos que causan un elemento. Si el electrolito puede oxidar la superficie del donador de electrones, la capa de átomos agotados se elimina gradualmente, revelando nuevas capas capaces de producir electricidad.

En 1803, Ritter montó una columna de círculos alternos de tela plateada y húmeda, un prototipo de la primera batería. Ritter lo cargó con un pilar de voltios y observó el proceso de descarga. La interpretación correcta del fenómeno fue dada por Alessandro Volta. Y solo en 1825, Auguste de la Reve demostró que la transferencia de electricidad en una solución se realiza mediante iones de una sustancia, observando la formación de óxido de zinc en una cámara con agua pura separada de la membrana vecina. La declaración ayudó a Berzelius a crear un modelo físico en el que un átomo de electrolito parecía estar compuesto por dos polos( iones) con carga opuesta capaces de disociarse. El resultado fue una imagen esbelta de la transferencia de electricidad a una distancia.