Basit teknik deneyler çocuklarla yapmak için çok yararlıdır, bu birlikte vakit geçirmek, becerileri aşılamak ve küçük tasarımcıların, temellerin, ünlü karikatürde olduğu gibi somunların ağaçlarda büyümediğini anlamaktır.
Bu kez, en basit kimyasal akım kaynağını yapmaya karar verdik ve pratik olan her şey için uygulamaya çalıştık. Pratik uygulamadan bahsetmişken, sadece birkaç nesil önce, radyo amatörlerinin, akü radyo alıcılarını ve amplifikatörlerini tedarik etmek için, bağımsız üretim için çeşitli tipte galvanik hücreler veya aküler üretmeleri teklif edildiğini hatırlamakta fayda var. Bunlar Leklanshe ve Popov'un unsurlarıdır [1] s.9 ... 18 veya kurşun-potas veya gaz pili [1], s.22 ... 28. Birkaç, nispeten yüksek akım elemanı, akkor bataryaya (radyo tüplerinin akkor filamenti), düzinelerce küçük elemente, voltajı 60-80 volta ulaşabilen bir anot bataryaya bağlandı. Aküler “ıslak” - sıvı elektrolit ve gerekli bakım ve onarımla.
Böylece, galvanik hücre, birkaç kelime “nasıl?” ve "neden?" Elektrik akımı metaller etkileştiğinde ortaya çıkar. Bu durumda, farklı bir potansiyel farkı (voltaj) oluşur. 1793 yılında, galvanik bir hücre (Volta kutbu) oluşturan Alessandro Volta, bilinen metallerin göreceli aktivitesini oluşturdu: Zn, Pb, Sn, Fe, Cu, Ag, Au. Galvanik hücrenin "mukavemeti" daha büyük olduğu ortaya çıktı, bu sıradaki metaller daha uzak durdu (voltaj serisi).
Daha sonra, verileri düzenlemek için “hidrojen elektrodu” nun potansiyeli sıfır referans olarak alınmıştır. Onunla eşleştirilmiş metallerin potansiyelini ölçtükten sonra, deneysel metaller arka arkaya düzenlenmiştir. Ortaya çıkan tabloya "Metal gerilmelerin elektrokimyasal serisi" adı verildi ve kimya odasında periyodik sistemin ve Dmitry Ivanovich'in portresinin yanına asılmalıdır.
Bir dizi metal gerilmesi yararlı bir mekanizmadır, bizim durumumuzda, Alessandro Volta gibi bileceğiz - metaller birbirinden ne kadar ayrılırsa, gerginlik o kadar artacaktır.
Deneylerimizde, klasikler gibi, bakır ve çinko kullandık.Plakalar, bir elektrolite daldırıldığında, çinko plaka arasına, kimyasal bir reaksiyon meydana gelir, bunun sonucunda plaka üzerinde negatif yükler birikir ve negatif yüklenir. Galvanik hücrede meydana gelen reaksiyonun bir sonucu olarak, çinko elektrot yavaş yavaş çözünür.
Bir bakır elektrotta, bir galvanik hücrenin çalışması sırasında, bakır yüzeyini elektrolitten izole eden küçük hidrojen kabarcıkları oluşur. Bu fenomen denir, galvanik bir hücrede zararlı, onunla mücadele ediyorlar. Serbest kalan hidrojeni çıkarmak için, hidrojen adı verilen maddeler elektrolite sokulur. Rollerinde genellikle manganez, bakır sülfat bileşikleri bulunur. Basit deneylerde, eczane potasyum permanganat kullanılabilir.
Deney için kullandıklarımız.
Cihazlar ve malzemeler.
Galvanik hücrelerin montajı için, bakır elektrotlar olarak tel, tel, folyo kullanabilirsiniz. Çinko kuru elemanlardan ekstrakte edilebilir, galvanizli ürünler kullanılabilir. Çinko yerine, alüminyum veya demir elektrot kullanmayı deneyebilirsiniz. Elektrolit için sodyum klorür, biraz yumuşak montaj teli. Kesinlikle bir voltmetre veya multimetre, tel kesiciler, makas gerekir. Kaplar olarak, uygun büyüklükte metalik olmayan kaplar kullanılabilir. Cam, hafif plastik bardaklardan daha uygun - daha ağır, daha kararlı, devrilmesi daha zor. Düşük akım düşük voltaj yükü varsa çok iyidir - basit bir radyo, bir kuvars saat, vb.
Tel ve vidaların "yüksek voltaj" pili.
Detayların sadeliği ve alınan nispeten yüksek voltajdan büyülenen, böyle bir pili monte etmeye çalıştık. Burada “klasik” bir metal çifti - bakır-çinko - kullanılır. Fikir galvanizli bağlantı elemanlarını çinko elektrot olarak kullanmaktır. Incelikle. Böyle bir elemanın uzun süreli çalışma için tasarlanmadığı açıktır - ince bir çinko tabakası hızla çözülecektir, ancak bu kısa süreli bir deney için önemli değildir. Ancak galvanizli vidalar veya çarklar her yerde dolu.
Bir tel ayrıca bakır elektrot olarak da kullanılır - ayrıca yaygın olarak bulunan bir malzeme, ayrıca - bir aküye elemanların en uygun montajı - tüm elemanlar seri olarak bağlanır - artı bir eksi eksi. Bu durumda, voltaj toplanır, akım aynı kalır.
Başlayalım.
İstenen uzunlukta istenilen sayıda galvanizli bağlantı elemanı seçtikten sonra uygun bir bakır tel bulduk. Bu, vernik yalıtımında bir sargı telidir. Telin çapı yaklaşık 0,5 mm'dir.
Pole, teli orta büyüklükte çift katlanmış bir öğütme derisinden çekme çabasıyla birkaç kez vernik yalıtımını temizler.
Ardından, bir çift elektrot hazırlar - kendinden kılavuzlu bir vidanın başının altında, iki veya üç tur teli sıkıca sarar ve fazlalığı keser.
Pil montajı - buzun dondurulması için bir kap olarak bir çukur kullanıldı. Kutulu tatlıların hücrelerini kullanabilirsiniz, ancak bunlar daha incedir. Elektrotları hücreler arasındaki duvarlara monte ettikten sonra, kapları elektrolit ile dolduruyoruz. Sofra tuzu çözeltisi kullandık - 0,5 litre ılık su sürgülü bir çorba kaşığı. Doldurmak için tıbbi bir şırınga kullanmak çok uygundur.
Elektrotlar için birkaç vida daha bulduk ve aküye elemanlar ekledik, elimizde bu var. Yüksek empedanslı bir yükteki voltaj (bir dijital voltmetrenin giriş direnci) dikkate değerdir, ancak her ne kadar fark edilirse de, herhangi bir yükte önemli ölçüde düşer.
Yapmaya çalışın daha büyük elektrotlara sahip benzer galvanik hücre (pil).
Bir kap olarak, yarım litrelik bir kavanoz (iki) kullandık, önemli bir alana sahip plakalar buna sığacaktır. Elektrotlar olarak, ince bakır folyo ve çinko aldık - bir grafitin üretimi sırasında sökülen bir fabrika "kuru" elementinden bir cam kalıntıları refrakter kaplama.
Kurutulmuş kristal tuzların kalıntılarını bir tel fırça ile temizledik ve yaklaşık olarak aynı alana sahip yaklaşık makasla iki tabak kestik. Bakır folyodan, eşleşen iki şeridi kesin. Ayrıca makasla. Daha fazla uzatmadan, kenarlarını teneke boynuna büken iki çift elektrotumuz var.
Daha büyük bir kapta, ılık suda çözülmüş bir elektrolit - sodyum klorür hazırladık, konsantrasyon aynıdır ve hazırlanan elementler dökülür.
Montaj elemanının bir parçasını ve iki timsah klipsini kullanarak iki elemanı seri olarak bağladık. Yani, ince, pil voltajı standart "parmak" yakın, kullanmaya çalışın. Elektromekanik bir saatte 1,5 V voltajlı bir eleman kullanılır, ayrıca saatin mevcut tüketimi çok küçüktür ve pilimiz onu aşabilir.
Standart pili saatten çıkardık ve terminallere montaj telinin bir parçasını bağladık. Kutuplara dikkat ederek (bakır levha - "+", çinko - "-"), saatimizi derme çatma bir bataryaya bağladım, voila! Saat çalışıyor, voltaj 1.3 V'a düşüyor. Saat hepimiz övünene kadar birkaç saat mükemmel çalıştı (ancak bir büyücü!) Sonra yorulduk.
Piste.
Herhangi bir çocuğun iç yapısı, bir konuya dikkat çekecek, 15 ... 20 dakikadan fazla odaklanamayacağı şekildedir ve çocuklu tüm sınıflar, o zaman sığacak veya farklı sınıflar arasında geçiş yapacak şekilde planlanmalıdır, aksi takdirde her ikisi de işkence göreceksiniz.
Bir yük olarak, ister hareketli ister aydınlık olsun, voltmetre üzerindeki sayıların zihni etkilediğini, ancak kalbi etkilemediğini uygulamak daha iyidir. Saatlere ve hesap makinelerine ek olarak, kesinlikle küçük bir radyo alıcısının ev yapımı bir pilinden (isteğe bağlı olarak - ev yapımı bir!) Çalışmalara hayran kalacaksınız.
Uzun süreli kullanım için, hücrelerin elektroliti toz ve buharlaşmadan korunmalı ve depolarizere dikkat etmelidir - iyi, en azından kavanozu elastik bantlı bir plastik film parçasıyla tıkayarak ve elektrolite potasyum permanganat ekleyerek. Dahası, belirtilen Popov unsurunu hemen toplamak daha iyidir.
Galvanizli kendinden kılavuzlu vidalara ek olarak, galvanizli çelik sac kullanmak mümkündür, büyük elemanlar için daha uygundur - deney sırasında önemli bir akım ve güç elde edebilirsiniz (parmaklarınızı havada hareket ettirin).
Kullanılan literatür listesi.
1. P. Strelkov. Bilmek ve yapabilmek. Öncü elektrik mühendisi. Detgiz. 1960 yıl
2. V.S. Polosin, V.G. Prokopenko. Kimya öğretim metodolojisi üzerine çalıştay. Moskova, "Aydınlanma", 1989, s. 202,203.