Вольтовский столб
Гальванический свая или колонна Вольта является одним из Алессандро Вольта 1799/1800 и разработана в 1800 году в Королевском обществе в Лондоне публика , представленной договоренность сегодня в качестве прекурсора батареи в 19 - м веке имеет большое значение как источник питания был. Он состоит из множества наложенных друг на друга хлопьев меди и цинка , между которыми в определенной регулярной последовательности помещены кусочки картона или кожи, пропитанные электролитом . Вместо меди использовалось серебро, а вместо цинка - олово .
Отдельный элемент гальванической колонки называется гальваническим элементом . Он состоит, например, из медной фольги, слоя электролита и цинковой фольги. Он подает только низкое напряжение, поэтому многие такие элементы расположены друг над другом в колонне. Это приводит к последовательной укладке меди, электролита, цинка, меди, электролита и снова цинка, т.е. Это означает, что медь и цинк чередуются, и в этом примере электролит всегда находится между медью (внизу) и цинком (вверху).
важность
Гальваническую колонну можно классифицировать как одно из самых значительных изобретений, поскольку это был первый пригодный для использования источник постоянного тока, позволивший проводить исследования в области электричества - задолго до изобретения электрического генератора . Колонна Вольтомагнитный проложило путь к электротехнике , а также электроники и многих других технических областях, таких как гальваники . Гальваническая колонка была первой значительной батареей и сделала возможным открытие электролиза и, таким образом, первое изображение многих основных элементов , особенно металлов натрия , калия , бария , стронция , кальция и магния , Хамфри Дэви в 1807 и 1808 годах. попытки передавать сообщения с помощью электрического телеграфа были возможны только с изобретением Вольта.
Применение в технике
С помощью гальванической колонны или ее преемников и дуг, генерируемых с ее помощью, было реализовано электрическое освещение дуговыми лампами . Дуговые лампы - самые старые источники электрического света. Иоганн Самуэль Галле (1792) и британец Хамфри Дэви (1802) наблюдали эффект дуги и использовали его для освещения. Использовались латунные или графитовые электроды, графитовые электроды сгорали сравнительно быстро.
Одним из первых применений в судовой технике стал Мориц Герман фон Якоби , который привел в движение первую электрическую лодку в Санкт-Петербурге в 1839 году с помощью лежащей вольтовской колонны и электродвигателя, разработанного и построенного им . Испытания проводились на каналах Санкт-Петербурга и Невы и одобрены государственной комиссией.
Использование в медицине
Еще в 1801 году сообщалось о большом количестве попыток использовать гальваническую колонку в медицинских целях. Например, было предложено использовать их для различения мертвых и кажущихся мертвыми . Несмотря на некоторые предполагаемые успехи, терапевтическое применение гальванотерапии в то время оставалось ограниченным из-за эффектов, которые все еще были в значительной степени неизвестны. Позже гальванотерапию разработали Голдинг Берд и Роберт Ремак .
функциональность
Гальваническая колонка - это серия гальванических ячеек, соединенных последовательно . На отрицательном полюсе, который здесь является анодом , поскольку здесь происходит окисление, растворяется менее благородный металл: пластинка цинка растворяется: каждый атом цинка, который переходит в раствор в виде иона цинка, высвобождает два электрона; Это создает избыток электронов в цинковом электроде , поэтому он образует отрицательный полюс.
На положительном электроде, катоде , возможны несколько реакций, поскольку именно здесь происходит восстановление. В случае неполированных медных пластин на них наносится оксидный слой. Тогда сначала происходит редукция. Это также может произойти, если медь растворилась из-за присутствия кислорода воздуха.
Гальваническая колонка также работает, когда в качестве электродов используется полированная медь или серебро, то есть когда нет ионов меди или серебра вообще. Затем кислород из воздуха восстанавливается на меди или серебре: если вы используете кислый электролит (например, уксус или разбавленную серную или соляную кислоту) вместо нейтрального электролита (например, соленая вода), ионы водорода восстанавливаются на меди или серебре. На цинковом электроде выделяется небольшое количество водорода, потому что он там ингибируется: водород имеет значительно большее перенапряжение на цинке, чем на меди или серебре.
Главный недостаток Вольтовской колонны - вертикальная конструкция в виде колонны. Из-за веса уложенных друг на друга металлических пластин мягкие кусочки картона или кожи, вставленные между металлическими пластинами и пропитанные электролитом, прижимаются друг к другу. В результате жидкий электролит, в частности, в нижней части колонны, выдавливается наружу, и емкость аккумулятора всего устройства уменьшается. Дальнейшим техническим развитием гальванической колонны 1802 года, позволяющим избежать этого недостатка, стала батарея с желобом Уильяма Круикшенка .
Уравнения реакции
Как и во всех батареях с цинковым электродом, цинк растворяется на этом аноде при его разряде:
Всегда есть слой продуктов окисления, таких как Б. Оксиды меди, если медь контактировала с воздухом. Таким образом, на поверхности есть ионы меди, которые могут быть разряжены:
Те же реакции происходят в элементе Даниэля , но в течение гораздо более длительного времени, поскольку добавление солей меди приводит к гораздо большему поступлению ионов меди. Они скоро будут израсходованы в гальванической колонке. Затем основная реакция происходит на медном электроде.
от. Но он обеспечивает более низкое напряжение. Общие результаты реакции
- .
В меньшей степени также происходит реакция кислорода воздуха на медном электроде.
возможно, особенно если электролит свежесобранной колонки насыщен воздухом. Поскольку кислород потребляется и медленно диффундирует внутрь ячейки, эта реакция имеет второстепенное значение, когда ячейка работает в течение длительного времени и с более высокими токами. Тем не менее, согласно уравнению реакции, колонна во время работы потребляет кислород из окружающего воздуха. Кислород помогает сделать колонку более эффективной. С другой стороны, кислород не требуется для эффективности колонны, поскольку указанное выше выделение водорода также может иметь место вместо восстановления кислорода. Однако кислород может также потреблять цинк из цинковых электродов в результате коррозии и, таким образом, разрушать их:
Строение Вольты
Каждая из исходных ячеек Вольта имела на конце дополнительную медную или цинковую пластину, которые не показаны на схематическом изображении, показанном выше, и которые не способствовали напряжению в колонне.
веб ссылки
литература
- Берн Дибнер: Алессандро Вольта и электрическая батарея . Верлаг Ф. Ваттс, 1964, LCCN 64-011915 , стр. 135 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске Google Книг).
Индивидуальные доказательства
- ↑ a b Александр Вольта: Об электричестве, возбуждаемом простым контактом проводящих веществ различных видов. В письме г-на Александра Вольта, профессора естественной философии ФРС Университета Павии, досточтимому сэру Джозефу Бэнксу Барту. KBPRS Прочтите 26 июня 1800 г. В: Королевское общество (ред.): Философские труды Лондонского королевского общества . лента 90 , нет. 2 (Часть II). W. Bulmer, 1800, ISSN 0261-0523 , OCLC 7134330 , XVII: Philosophical Transactions, стр. 403-431 , DOI : 10.1098 / rstl.1800.0018 , JSTOR : 107060 (французский, ia600307.us.archive.org [PDF; 3,7 МБ ; получено 17 июля 2016 г.] указана дата письма: 20 марта 1800 г.): «mon premier appareil a column […] les plateaux métalliques […] l'appareil d'un nombre tres-grand de plateaux, au-dela, par например, de 60, 80, 100 […] »
- ↑ Александр Вольта: Об электричестве, возбуждаемом простым контактом проводящих веществ различных видов . В письме господина Александра Вольта, профессора естественной философии ФРС Университета Павии, досточтимому сэру Джозефу Бэнксу Барту. KBPRS Прочтите 26 июня 1800 г. В: Лондонское королевское общество (Ред.): Отрывки из статей, напечатанных в Философских трудах Лондонского королевского общества . С 18:00 до 18:30 включительно. 1 (с 1800 по 1814 г.). Ричард Тейлор, Лондон, 1832 г., стр. 27–29 , JSTOR : 109515 (на английском языке, biodiversitylibrary.org [доступ 17 июля 2016 г.], французский: ds . 1800.): «Цель данной статьи - описать этот аппарат […] Он состоит из длинной серии чередования трех проводящих веществ: меди, олова и воды; или, что более предпочтительно, серебро, цинк и раствор любой нейтральной или щелочной соли ».
- ↑ на б Леопольд Франц Херманн: Практическая система Arzeneymittellehre . Первый том, Allgemeine Arzeneymittellehre. лента 1 . Гелен, Вена, 1824 г., часть I, § 7. Физические средства правовой защиты, с. 25–26 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске книг Google [доступ 15 июля 2016 г.]. Работы Карла Иоганна Кристиана Грапенгизера Берлин 1801 г., Франца Генриха Мартенса 1803 г. и Я. А. Хайдеманна Вена 1808 г.) цитируются : «Значительные пробелы […] разрешены только более ограниченное, произвольное применение некоторых из них ради целительства ».
- ^ Joh. Антон Хайдманн: Результаты моих экспериментов с композитом, составом разнородного металла или с вольтовской колонкой . В: Людвиг Вильгельм Гилберт (ред.): Annalen der Physik . лента 10 , вып. 1 . Ренгер, зал 1802, стр. 50-56 , DOI : 10.1002 / andp.18020100105 ( онлайн в Gallica [доступе к 24 июля, 2016]): «Самое простое и наиболее надежное определение истинной смерти и дифференциация между ним и мнимой смертью от применения усиленного гальванизма к можно ожидать людей, которые только умерли "
- ↑ a b c Жан-Батист Био , Фредерик Кювье : О попадании газообразного кислорода через гальваническую колонку . В: Людвиг Вильгельм Гилберт (ред.): Annalen der Physik . лента 10 , вып. 2 . Ренгер, зал 1802, стр. 161–165 , doi : 10.1002 / andp.18020100203 ( онлайн на Gallica ): «Из этого эксперимента вы можете видеть, что кислород, который колонка удаляет из атмосферного воздуха, помогает повысить эффективность колонки. [...] Из этого мы заключаем, что гальваническая колонка имеет особую эффективность, которая не зависит от внешнего воздуха ».
