Koneksi sel galvanik. Sel galvanik dan baterai

Saat ini, sel galvanik adalah salah satu sel kimia yang paling umum, meskipun memiliki kekurangan, sel ini secara aktif digunakan dalam teknik kelistrikan dan terus ditingkatkan.

Prinsip operasi

Contoh paling sederhana cara kerja sel galvanik adalah sebagai berikut. Dua piring direndam dalam toples kaca dengan larutan asam sulfat encer: satu adalah tembaga, yang lainnya adalah seng. Mereka menjadi kutub positif dan negatif dari elemen tersebut. Jika kutub-kutub tersebut dihubungkan dengan suatu konduktor maka diperoleh hal yang paling sederhana, yaitu di dalam suatu elemen arus akan mengalir dari pelat seng yang bermuatan negatif ke pelat tembaga yang bermuatan positif. Pada rangkaian luar, pergerakan partikel bermuatan akan terjadi dalam arah yang berlawanan.

Di bawah pengaruh arus, ion hidrogen dan residu asam asam sulfat akan bergerak ke arah yang berbeda. Hidrogen akan menyerahkan muatannya ke pelat tembaga, dan residu asam akan menyerahkan muatannya ke pelat seng. Ini akan menjaga tegangan pada terminal elemen. Pada saat yang sama, gelembung hidrogen akan mengendap di permukaan pelat tembaga, yang akan melemahkan kerja sel galvanik. Hidrogen menciptakan tegangan tambahan bersama dengan logam pelat, yang disebut gaya gerak listrik polarisasi. Arah muatan EMF ini berlawanan dengan arah muatan EMF sel galvanik. Gelembung itu sendiri menciptakan resistensi tambahan pada elemen tersebut.

Elemen yang kami lihat adalah contoh klasik. Pada kenyataannya, elemen galvanik seperti itu tidak digunakan karena polarisasinya yang tinggi. Untuk mencegah hal ini terjadi, selama pembuatan unsur, zat khusus dimasukkan ke dalam komposisinya yang menyerap atom hidrogen, yang disebut depolarisasi. Biasanya, ini adalah sediaan yang mengandung oksigen atau klorin.

Kelebihan dan kekurangan sel galvanik modern

Sel galvanik modern terbuat dari bahan yang berbeda. Jenis yang paling umum dan familiar adalah unsur karbon-seng yang digunakan baterai AA. Keunggulannya antara lain harganya yang relatif murah, sedangkan kerugiannya antara lain umur simpan yang pendek dan daya yang rendah.

Lagi pilihan yang nyaman- Ini adalah sel galvanik basa. Mereka juga disebut mangan-seng. Di sini elektrolitnya bukanlah zat kering seperti batu bara, melainkan larutan basa. Ketika dibuang, unsur-unsur tersebut praktis tidak mengeluarkan gas, sehingga dapat dibuat tertutup rapat. Umur simpan unsur-unsur tersebut lebih tinggi dibandingkan unsur karbon-seng.

Unsur merkuri memiliki desain yang mirip dengan unsur basa. Merkuri oksida digunakan di sini. Sumber arus tersebut digunakan, misalnya untuk peralatan medis. Keunggulan mereka adalah ketahanan terhadap suhu tinggi(hingga +50, dan pada beberapa model hingga +70 ˚С), tegangan stabil, kekuatan mekanik tinggi. Kerugiannya adalah sifat racun merkuri, sehingga unsur-unsur bekas harus ditangani dengan sangat hati-hati dan dikirim untuk didaur ulang.

Di beberapa sel, oksida perak digunakan untuk membuat katoda, namun karena mahalnya harga logam, penggunaannya tidak layak secara ekonomi. Sel dengan anoda lithium lebih umum. Mereka juga berbiaya tinggi, namun memiliki voltase tertinggi di antara semua jenis sel galvanik yang dipertimbangkan.

Jenis sel galvanik lainnya adalah sel galvanik konsentrasi. Di dalamnya, proses pergerakan partikel dapat terjadi dengan atau tanpa transfer ion. Tipe pertama adalah elemen di mana dua elektroda identik direndam dalam konsentrasi berbeda, dipisahkan oleh partisi semi-permeabel. Dalam unsur-unsur tersebut, EMF terjadi karena ion dipindahkan ke larutan dengan konsentrasi lebih rendah. Pada unsur tipe kedua, elektrodanya terbuat dari logam yang berbeda, dan konsentrasinya disamakan karena proses kimia yang terjadi pada masing-masing elektroda. elemen-elemen ini lebih tinggi dari pada tipe pertama.

Jika hilang jaringan listrik, kemudian untuk menyalakan peralatan listrik, digunakan sel galvanik dan baterai, atau disebut sumber arus kimia. Mari kita pertimbangkan prinsip operasinya menggunakan contoh elemen paling sederhana pertama - elemen Volta (Gbr. 1). Terdiri dari pelat tembaga (Cu) dan seng (Zn) yang direndam dalam larutan asam sulfat (H2SO4). Karena reaksi kimia yang terjadi antara seng dan asam sulfat, kelebihan elektron dihasilkan pada seng. Seng bermuatan negatif dan merupakan kutub negatif. Larutan dan pelat tembaga yang dicelupkan ke dalamnya menjadi bermuatan positif. Akibatnya, ggl yang sama dengan kira-kira satu volt tereksitasi, yang bertahan selama rangkaian tidak ditutup.
Jika Anda menutup sirkuit, arus akan mengalir dan hidrogen akan mulai dilepaskan secara intensif di dalam elemen, menutupi permukaan pelat dengan lapisan gelembung. Lapisan ini mengurangi tegangan pada kutub elemen. Fenomena ini disebut polarisasi. Semakin besar arusnya, semakin kuat polarisasinya dan semakin cepat tegangan elemennya menurun.

Gambar.1. Sel galvanik Volta yang paling sederhana.
Untuk menghilangkan polarisasi, zat yang mampu menyerap hidrogen dan disebut depolarisasi dimasukkan ke dalam unsur. Agar tegangan di kutub tetap konstan, depolarizer harus segera menyerap hidrogen yang dihasilkan selama pengoperasian elemen. Dengan menyerap hidrogen, depolarisasi secara bertahap menjadi tidak dapat digunakan. Tapi biasanya sebelum ini, elektrolit memburuk dan seng terkorosi oleh aksi elektrolit. Secara umum energi listrik diperoleh di dalam sel melalui konsumsi seng, elektrolit dan depolarisasi; oleh karena itu, setiap unsur mempunyai cadangan energi tertentu dan hanya dapat bekerja dalam waktu terbatas.
Pengoperasian sel galvani dijelaskan dengan menggunakan teori disosiasi elektrolitik, yang menyatakan bahwa molekul suatu zat yang dilarutkan dalam air terurai (berdisosiasi) menjadi ion. Fenomena ini umum terjadi pada semua elektrolit, yaitu larutan asam, basa, dan garam. Dalam sel Volta, molekul asam sulfat (H2SO4) dalam larutan air terurai menjadi ion asam negatif (SO4) dan ion hidrogen positif (H2), seperti ditunjukkan pada Gambar. 2.
Reaksi kimia antara seng dan asam sulfat adalah ion seng positif masuk ke dalam larutan, tertarik pada ion negatif elektrolit. Dalam hal ini, elektroda seng itu sendiri menjadi bermuatan negatif. Perbedaan potensial muncul antara itu dan elektrolit, dan karenanya Medan listrik, yang mencegah transisi lebih lanjut ion seng positif ke dalam larutan. Oleh karena itu, kesetimbangan tertentu tercipta dengan perbedaan potensial tertentu antara seng dan larutan. Untuk logam dan larutan lain, nilai beda potensialnya akan berbeda.
Untuk menggunakan beda potensial yang dihasilkan, elektroda kedua yang terbuat dari logam berbeda ditempatkan dalam elektrolit. Jika elektroda kedua terbuat dari seng, maka antara elektroda tersebut dan larutan akan terdapat beda potensial yang sama dengan elektroda pertama, tetapi akan bekerja sebaliknya, dan beda potensial yang dihasilkan antara elektroda-elektroda tersebut akan menjadi nol. Sel biasanya memiliki elektroda negatif dari seng dan elektroda positif yang biasanya terbuat dari tembaga atau karbon.
Jika Anda menghubungkan elektroda suatu elemen dengan konduktor, yaitu membuat rangkaian tertutup, maka di bawah pengaruh beda potensial, elektron akan berpindah dari seng sepanjang rangkaian luar. Sejak mereka meninggalkan elektroda seng, potensial negatifnya mulai berkurang dan medan listrik antara elektroda tersebut dan larutan melemah. Tapi kemudian ion seng positif baru masuk ke dalam larutan. Ini mempertahankan potensi negatif tertentu dari elektroda seng.

Gambar.2. Ion dalam elektrolit sel Volta.
Saat sel beroperasi, seng terus menerus larut dalam elektrolit, yang secara bertahap berubah menjadi larutan seng sulfat (ZnSO4). Ion seng positif, yang terus-menerus masuk ke dalam elektrolit, menarik ion negatif residu asam. Ion-ion dalam elektrolit ini bergerak searah dari pelat tembaga ke pelat seng. Namun ion hidrogen positif ditolak oleh ion seng positif dan berpindah ke arah sebaliknya, yaitu dari seng ke tembaga. Jadi, jika dalam rangkaian eksternal arus melambangkan pergerakan elektron (seperti biasa pada konduktor logam), maka dalam elektrolit arus melambangkan pergerakan ion positif dan negatif dalam arah yang berlawanan. Ion hidrogen mendekati pelat tembaga dan mengambil elektron darinya, berubah menjadi atom netral. Akibatnya, potensial positif tertentu dipertahankan pada pelat tembaga, meskipun elektron datang dari sirkuit eksternal. Namun, pelat tembaga secara bertahap ditutupi dengan lapisan hidrogen. Antara lapisan ini dan elektrolit timbul perbedaan potensial, yang bekerja terhadap perbedaan potensial utama yang ada di antara elektroda. Terjadinya gaya gerak berlawanan arah disebut polarisasi unsur. Karena polarisasi, beda potensial yang dihasilkan berkurang dan efek elemen memburuk.
Sel galvanik dicirikan oleh parameter yang berbeda dan, yang terpenting, gaya gerak listrik, resistansi internal, arus pelepasan maksimum yang diizinkan, dan kapasitas.
Gaya gerak listrik ditentukan oleh jenis unsur, yaitu bahan elektrodanya, zat elektrolit dan depolarisasinya. Ini sepenuhnya tidak tergantung pada ukuran elemen (ukuran elektrodanya), jumlah elektrolit dan jumlah depolarisasi.
Resistansi internal suatu elemen tidak hanya bergantung pada jenisnya, tetapi juga pada ukurannya, serta berapa lama elemen tersebut telah beroperasi. Semakin besar elemennya, semakin rendah resistansi internalnya. Saat elemen beroperasi, resistansi internal meningkat. Ini meningkat sangat tajam pada unsur-unsur yang terkuras. Resistansi internal elemen pada awal pengoperasiannya biasanya berkisar dari beberapa ohm hingga sepersepuluh ohm. Ketika suatu elemen dihubungkan ke rangkaian tertutup, tegangan pada terminalnya selalu sedikit lebih kecil dari EMF dan menurun dengan meningkatnya arus, karena hilangnya sebagian EMF pada resistansi internal elemen meningkat. Terkadang tegangan untuk elemen ditunjukkan pada arus pelepasan maksimum pada awal pengoperasian elemen (tegangan awal).
Setiap elemen dapat dikosongkan dengan arus hingga nilai tertentu. Arus yang terlalu tinggi akan menyebabkan percepatan polarisasi dan tegangan akan dengan cepat menjadi sangat rendah. Fenomena serupa, tetapi pada tingkat yang lebih besar, terjadi ketika suatu elemen mengalami hubungan pendek. Untuk sebagian besar elemen, arus pelepasan maksimum yang diijinkan adalah sepersekian ampere. Semakin besar elemennya, semakin besar arusnya. Arus yang berlebihan juga menyebabkan penipisan elemen secara cepat.
Kapasitas suatu elemen adalah jumlah listrik yang mampu disalurkan bila dilepaskan dengan arus tidak melebihi batas maksimum yang diperbolehkan. Biasanya, kapasitas sel diukur dalam ampere-jam (ah), yaitu produk dari arus pelepasan dalam ampere dan jumlah jam pengoperasian sel. Suatu elemen dianggap habis jika tegangannya turun sekitar 50% dibandingkan nilai aslinya.
Waktu pengoperasian sel dapat ditentukan dengan membagi kapasitas dalam ampere jam dengan arus pelepasan dalam ampere. Dalam hal ini, arus tidak boleh melebihi nilai maksimum yang diijinkan.
Kapasitas sel tergantung pada jumlah seng, elektrolit dan depolarisasi. Semakin besar dimensi elemen, semakin besar kuantitas yang lebih banyak dari zat yang termasuk dalam komposisinya dan semakin besar kapasitasnya. Selain itu, kapasitasnya bergantung pada arus pelepasan, serta jeda selama pelepasan dan durasinya. Kapasitas normal elemen sesuai dengan arus pelepasan maksimum yang diijinkan pada debit terus menerus. Jika arus kurang dari maksimum dan pelepasan terjadi sebentar-sebentar, maka kapasitasnya meningkat, dan jika arus melebihi maksimumnya, kapasitasnya berkurang, karena bagian depolarisasi tidak ikut serta dalam reaksi. Kapasitas juga menurun seiring dengan menurunnya suhu. Oleh karena itu, penghitungan waktu pengoperasian suatu elemen berdasarkan kapasitas nominal dan arus pelepasannya merupakan perkiraan.
2. MANGAN – ZINC
DAN ELEMEN OKSIDA-MERKURI.
Unsur kering mangan-seng (MC) dengan depolarisasi mangan dioksida telah tersebar luas.
Sel kering tipe cangkir (Gbr. 3) memiliki wadah seng berbentuk persegi panjang atau silinder, yang merupakan elektroda negatif. Elektroda positif berupa karbon ditempatkan di dalamnya.
tongkat atau piring, yang terletak di dalam kantong berisi campuran mangan dioksida dengan batu bara atau bubuk grafit. Karbon atau grafit ditambahkan untuk mengurangi resistensi. Batang karbon dan kantong dengan massa depolarisasi disebut aglomerat. Pasta yang terdiri dari amonia (NH4Cl), pati dan beberapa zat lain digunakan sebagai elektrolit. Untuk elemen cangkir, terminal pusatnya adalah kutub positif.
Tegangan operasi sel kering sedikit lebih rendah dari gglnya, sama dengan 1,5 V, dan kira-kira 1,3 atau 1,4 V. Dengan pelepasan yang berkepanjangan, tegangan menurun secara bertahap, karena depolarisasi tidak punya waktu untuk menyerap semua hidrogen yang dilepaskan, dan pada tingkat pelepasan akhir mencapai 0,7 V.

Gambar.3. Perangkat elemen kering.
Desain lain dari elemen kering, yang disebut tipe biskuit, ditunjukkan pada Gambar. 4. Di dalamnya, elektroda positif adalah massa depolarisasi (tidak ada elektroda karbon). Elemen biskuit memiliki karakteristik yang jauh lebih baik dibandingkan elemen cangkir.

Beras. 4. Konstruksi elemen biskuit kering.
1 – depolarisasi – elektroda positif; 2 – seng – elektroda negatif; 3 – kertas;
4 – karton diresapi dengan elektrolit; 5 – film polivinil klorida.
Di setiap elemen yang memiliki elektrolit, bahkan ketika sirkuit eksternal terbuka, terjadi apa yang disebut self-discharge, akibatnya elektroda seng terkorosi, dan elektrolit serta depolarisasi habis. Oleh karena itu, selama penyimpanan, sel kering secara bertahap menjadi tidak dapat digunakan dan elektrolitnya mengering.
Ketika elemen kering benar-benar habis, aglomeratnya masih dapat digunakan dan dapat digunakan untuk membuat elemen self-filling buatan sendiri. Unsur-unsur tersebut memiliki aglomerat dan elektroda yang terbuat dari lembaran seng dalam larutan amonia, terletak di dalam gelas atau keramik atau gelas plastik. Jika tidak ada amonia, Anda bisa menggunakan sedikit hasil yang lebih buruk Oleskan larutan garam meja biasa dengan sedikit tambahan gula. Selain elemen kering tipe MC, elemen dengan depolarisasi mangan-udara (MAD) banyak digunakan. Mereka dirancang mirip dengan elemen MC, tetapi elektroda positifnya dibuat sedemikian rupa sehingga berada di luar udara atmosfer. Oksigen udara mengkompensasi hilangnya oksigen oleh mangan dioksida selama depolarisasi. Oleh karena itu, depolarisasi dapat terjadi lebih lama dan kapasitas sel meningkat.
Proses fisika-kimia dalam unsur dengan mangan dioksida terjadi sebagai berikut. Amonia, yaitu amonium klorida (NH4Cl), dalam larutan berair membentuk ion amonium positif (NH4) dan ion klor negatif (Cl). Ion seng positif masuk ke dalam larutan dan seng memperoleh potensial negatif. Ketika rangkaian ditutup, ketika elektron di rangkaian luar bergerak searah dari seng ke batubara, seng selalu larut. Ion-ionnya masuk ke dalam elektrolit, sehingga potensi negatif seng dipertahankan. Ion seng bergabung dengan ion klor membentuk larutan seng klorida (ZnCl2). Pada saat yang sama, ion NH4 bergerak menuju elektroda karbon, mengambil elektron darinya dan terurai menjadi amonia (NH3) dan hidrogen. Hal ini terjadi sesuai dengan persamaan
2NH4 = 2NH3 + H2.
Hidrogen yang dilepaskan bergabung dengan depolarisasi, yaitu mangan dioksida, membentuk oksida mangan dan air:
H2 + MnO2 = MnO2 + H2O.
DI DALAM tahun terakhir Sel MC kering yang disegel dengan elektrolit alkali (KOH) juga diproduksi. Mereka datang dalam bentuk silinder, cakram dan biskuit, kapasitasnya tiga sampai lima kali lebih besar dibandingkan sel dengan elektrolit amonia. Selain itu, mereka memungkinkan beberapa siklus pengisian ulang dengan arus dengan pengembalian 10% dari kapasitas. Untuk elemen seperti itu, elektroda pusatnya adalah seng dan merupakan minus, yaitu polaritas terminalnya berlawanan dengan polaritas terminal elemen MC konvensional. Sel dengan elektrolit alkali digunakan untuk pengoperasian jangka panjang, misalnya pada jam tangan elektronik. Dalam sebutan unsur tersebut, huruf A diletakkan di depan.
Semua sel memiliki tegangan awal sekitar 1,3 - 1,5 V, dan tegangan akhir 0,7 - 1 V. Sel atau baterai kering tidak boleh disimpan lebih lama dari jangka waktu yang tertera pada sel atau baterai sebelum digunakan; jika tidak, fungsionalitas yang berkelanjutan tidak dijamin. Namun bila disimpan dalam jangka waktu tertentu, terjadi sedikit penurunan kapasitas, namun tidak lebih dari sepertiganya.
Baru-baru ini, unsur-unsur oksida-merkuri (merkuri-seng) berukuran kecil disegel dengan lebih banyak kualitas tinggi, bukan elemen tipe MC. Struktur unsur oksida-merkuri ditunjukkan pada Gambar. 5. Elemen mempunyai badan baja yang terdiri dari dua bagian, dipisahkan satu sama lain dengan paking karet penyekat penyekat.
Massa aktif merkuri oksida (HgO) dengan grafit, yang merupakan elektroda positif, ditekan ke separuh tubuh. Elektroda negatif adalah bubuk seng yang ditekan ke separuh rumah lainnya. Elektrolit alkali (KOH) menghamili spacer berpori yang memisahkan elektroda. Barang-barang ini diproduksi ukuran yang berbeda dan kapasitas yang berbeda (dari sepersepuluh ampere jam hingga beberapa ampere-jam)
jam). EMFnya kira-kira 1,35 V. Umur simpan elemen ini adalah 2,5 tahun. Self-discharge tidak melebihi 1% per tahun. Dibandingkan dengan unsur MC, merkuri-

Beras. 5. Konstruksi elemen merkuri oksida yang tersegel;
1 – badan baja dengan elektroda positif; 2 – paking berpori; 3 – paking penyegel karet; 4 – penutup rumah dengan elektroda negatif.
tapi - elemen seng memiliki kapasitas lebih tinggi, resistansi internal lebih rendah, tetapi lebih banyak harga tinggi. Mereka banyak digunakan pada jam tangan elektronik, alat pacu jantung, pengukur eksposur foto, dan alat ukur. Unsur terkecil hanya berukuran beberapa milimeter dan massa sepersepuluh gram.
Fitur penting elemen merkuri oksida adalah stabilitas tegangan selama pelepasan. Hanya pada akhir pelepasan tegangan turun tajam ke nol.
3. MENGHUBUNGKAN ELEMEN KE BATERAI.
Telah dikatakan di atas bahwa EMF suatu unsur kimia biasa kira-kira 1,5 V. Untuk meningkatkan EMF digunakan baterai dengan sambungan seri unsur-unsurnya. Dalam hal ini, “+” dari satu elemen dihubungkan ke “–” elemen lainnya, dan seterusnya. “Minus” dari elemen pertama dan “plus” dari elemen terakhir adalah kutub dari seluruh baterai (Gbr. 6 .).
Pada koneksi serial elemen, ggl meningkat sebanyak jumlah elemen yang terhubung.

Gambar.6. Koneksi serial dan paralel elemen dalam baterai.
Yang kurang umum adalah sambungan sel paralel, di mana kutub positif semua sel dihubungkan bersama untuk membentuk kutub positif baterai, dan kutub negatif baterai diperoleh dengan menghubungkan kutub negatif sel (Gbr. 1). 6). Ketika elemen dihubungkan secara paralel, ggl baterai tidak meningkat, tetapi kapasitas dan arus pelepasan maksimum meningkat. Oleh karena itu, sambungan paralel digunakan bila diperlukan untuk memperoleh arus luahan yang lebih tinggi dan kapasitas yang lebih besar daripada arus satu elemen.
Lebih sering mereka menggunakan koneksi campuran, di mana EMF, kapasitansi, dan arus pelepasan maksimum meningkat. Dalam hal ini, beberapa kelompok elemen biasanya dihubungkan secara paralel, dan pada setiap kelompok elemen sebanyak yang diperlukan dihubungkan secara seri untuk mendapatkan EMF yang diperlukan.

Beras. 7. Koneksi campuran elemen ke dalam baterai.
Jumlah grup paralel ditentukan oleh arus pelepasan maksimum yang diperlukan (Gbr. 7). Secara umum, disarankan untuk membuat baterai dari sel yang dihubungkan seri dengan arus pelepasan yang cukup. Dan hanya jika diperlukan untuk mendapatkan arus yang lebih tinggi atau peningkatan kapasitas, mereka menggunakan sambungan campuran. Penyertaan elemen tambahan menurut prinsip sambungan campuran, ini juga digunakan untuk meningkatkan tegangan jika elemen-elemennya sangat kosong.
Ketika baterai tidak aktif, kelompok elemen paralel harus diputuskan satu sama lain, karena karena perbedaan EMF yang kecil sekalipun, satu kelompok dapat dilepaskan ke kelompok lain.

Kementerian Pendidikan dan Ilmu Pengetahuan Federasi Rusia

Universitas Riset Nuklir Nasional "MEPhI"

Institut Teknik dan Teknologi Balakovo

SEL GALVANIC

Pedoman

pada kursus "Kimia"

semua bentuk pendidikan

Balakovo 2014

Tujuan pekerjaan: mempelajari prinsip kerja sel galvanik.

KONSEP DASAR

PROSES ELEKTROKIMIA PADA BATAS FASE

Ion atom terletak di lokasi kisi kristal logam. Ketika suatu logam direndam dalam suatu larutan, interaksi kompleks ion logam permukaan dengan molekul pelarut polar dimulai. Akibatnya, logam teroksidasi, dan ion-ionnya yang terhidrasi (terlarut) masuk ke dalam larutan, meninggalkan elektron di dalam logam:

Saya + mH 2 HAI Saya(H 2 O) + tidak -

Logam bermuatan negatif, dan larutan bermuatan positif. Ketertarikan elektrostatis muncul di antara mereka yang telah berubah menjadi cairan oleh kation terhidrasi dan permukaan logam dan pada antarmuka logam-larutan terbentuk lapisan listrik ganda, yang dicirikan oleh perbedaan potensial tertentu - potensial elektroda.

Beras. 1 Lapisan ganda listrik pada antarmuka larutan logam

Seiring dengan reaksi ini, terjadi reaksi sebaliknya - reduksi ion logam menjadi atom.

Saya (H2O) + tidak
Saya + m H 2 O -

Pada nilai potensial elektroda tertentu, kesetimbangan tercapai:

Saya + mH 2 O
Saya (H2O) + tidak -

Untuk mempermudah, air tidak termasuk dalam persamaan reaksi:

Ya ampun
Aku 2+ +ne -

Potensial yang terbentuk pada kondisi kesetimbangan reaksi elektroda disebut potensial elektroda kesetimbangan.

SEL GALVANIC

Sel galvanik– sumber energi listrik kimia. Mereka adalah sistem yang terdiri dari dua elektroda (konduktor jenis pertama) yang direndam dalam larutan elektrolit (konduktor jenis kedua).

Energi listrik pada sel galvani diperoleh melalui proses redoks, dengan ketentuan reaksi oksidasi dilakukan secara terpisah pada satu elektroda dan reaksi reduksi pada elektroda lainnya. Misalnya, ketika seng direndam dalam larutan tembaga sulfat, seng teroksidasi dan tembaga tereduksi

Zn + CuSO 4 = Cu + ZnSO 4

Zn 0 +Cu 2+ =Cu 0 +Zn 2+

Reaksi ini dapat dilakukan sehingga proses oksidasi dan reduksi terpisah secara spasial; maka peralihan elektron dari zat pereduksi ke zat pengoksidasi tidak akan terjadi secara langsung, melainkan melalui suatu rangkaian listrik. Pada Gambar. Gambar 2 menunjukkan diagram sel galvanik Daniel-Jacobi; elektroda direndam dalam larutan garam dan berada dalam keadaan kesetimbangan listrik dengan larutan. Seng, sebagai logam yang lebih aktif, mengirimkan lebih banyak ion ke dalam larutan daripada tembaga, akibatnya elektroda seng, karena elektron yang tersisa di dalamnya, bermuatan lebih negatif daripada elektroda tembaga. Larutan dipisahkan oleh suatu partisi yang hanya dapat ditembus oleh ion-ion dalam medan listrik. Jika elektroda-elektroda tersebut dihubungkan satu sama lain dengan suatu penghantar (kawat tembaga), maka elektron dari elektroda seng, yang jumlahnya lebih banyak, akan mengalir melalui rangkaian luar ke elektroda tembaga. Aliran elektron yang terus menerus muncul - listrik. Akibat hilangnya elektron dari elektroda seng, Zn mulai masuk ke dalam larutan dalam bentuk ion, menggantikan elektron yang hilang dan dengan demikian mencoba mengembalikan keseimbangan.

Elektroda tempat terjadinya oksidasi disebut anoda. Elektroda tempat terjadinya reduksi disebut katoda.

Anoda (-) Katoda (+)

Beras. 2. Diagram sel galvanik

Ketika elemen tembaga-seng beroperasi, proses berikut terjadi:

1) proses oksidasi anodik – seng Zn 0 – 2e→Zn 2+;

2) katodik – proses reduksi ion tembaga Cu 2+ + 2e→Cu 0 ;

3) pergerakan elektron sepanjang sirkuit luar;

4) pergerakan ion dalam larutan.

Kaca kiri kekurangan anion SO 4 2-, dan kaca kanan kelebihan. Oleh karena itu, dalam sirkuit internal sel galvanik yang berfungsi, pergerakan ion SO 4 2- dari kaca kanan ke kiri melalui membran diamati.

Menyimpulkan reaksi elektroda, kita mendapatkan:

Zn + Cu 2+ = Cu + Zn 2+

Reaksi yang terjadi di elektroda:

Zn+SO 4 2- →Zn 2+ +SO 4 2- + 2e(anoda)

Cu 2+ + 2e + SO 4 2- → Cu + SO 4 2- (katoda)

Zn + CuSO 4 → Cu + ZnSO 4 (reaksi total)

Diagram sel galvanik : (-) Zn/ZnSO 4 | |CuSO4 /Cu(+)

atau dalam bentuk ionik: (-) Zn/Zn 2+ | |Cu 2+ /Cu(+), di mana garis vertikal menunjukkan antarmuka antara logam dan larutan, dan dua garis menunjukkan antarmuka antara dua fase cair - partisi berpori (atau tabung penghubung yang diisi dengan larutan elektrolit).

Kerja listrik maksimum (W) ketika mengubah satu mol suatu zat:

W=nF E, (1)

dimana ∆E adalah ggl sel galvanik;

F - bilangan Faraday sama dengan 96500 C;

n adalah muatan ion logam.

Gaya gerak listrik sel galvanik dapat dihitung sebagai beda potensial antara elektroda-elektroda yang membentuk sel galvanik:

EMF = E oksida. – E memulihkan = E k – E a,

Di mana EMF - gerak listrik memaksa;

E oksida. – potensial elektroda dari logam yang kurang aktif;

Pemulihan E - potensial elektroda dari logam yang lebih aktif.

POTENSI ELEKTRODA STANDAR LOGAM

Tidak mungkin menentukan secara langsung nilai absolut potensial elektroda logam, tetapi perbedaan potensial elektroda dapat ditentukan. Caranya, carilah beda potensial antara elektroda yang diukur dan elektroda yang potensialnya diketahui. Paling sering, elektroda hidrogen digunakan sebagai elektroda referensi. Oleh karena itu, EMF sel galvanik yang terdiri dari elektroda uji dan hidrogen standar diukur, potensial elektrodanya diambil sama dengan nol. Rangkaian sel galvani untuk mengukur potensial logam adalah sebagai berikut:

H2, Pt|H + || Saya n + |Saya

Karena potensial elektroda hidrogen secara kondisional sama dengan nol, ggl elemen yang diukur akan sama dengan potensial elektroda logam.

Potensi elektroda standar logam disebut potensial elektrodanya, yang terjadi ketika suatu logam direndam dalam larutan ionnya sendiri dengan konsentrasi (atau aktivitas) 1 mol/l, dalam kondisi standar, diukur dibandingkan dengan elektroda hidrogen standar, yang potensialnya pada 25 0 C secara konvensional diasumsikan nol. Dengan menyusun logam dalam satu baris seiring dengan meningkatnya potensial elektroda standar (E°), kita memperoleh apa yang disebut rangkaian tegangan.

Semakin negatif potensi sistem Me/Me n+, semakin aktif logam tersebut.

Potensial elektroda suatu logam yang direndam dalam larutan garamnya sendiri pada suhu kamar, bergantung pada konsentrasi ion dengan nama yang sama dan ditentukan oleh rumus Nernst:

, (2)

dimana E 0 – potensial normal (standar), V;

R – konstanta gas universal sebesar 8,31 J (mol. K);

F – nomor Faraday;

T - suhu absolut, K;

C adalah konsentrasi ion logam dalam larutan, mol/l.

Mengganti nilai R, F, suhu standar T = 298 0 K dan faktor konversi dari logaritma natural (2,303) ke desimal, kita memperoleh rumus yang mudah digunakan:

(3)

SEL GALVANIC KONSENTRASI

Sel galvani dapat terdiri dari dua elektroda dengan sifat yang persis sama, direndam dalam larutan elektrolit yang sama, tetapi konsentrasinya berbeda. Unsur-unsur tersebut disebut unsur konsentrasi, misalnya:

(-)Ag | AgNO 3 || AgNO 3 | Ag(+)

Pada rangkaian konsentrasi kedua elektroda, nilai n dan E 0 adalah sama, oleh karena itu, untuk menghitung EMF elemen tersebut, Anda dapat menggunakan

, (4)

dimana C 1 adalah konsentrasi elektrolit dalam larutan yang lebih encer;

C 2 - konsentrasi elektrolit dalam larutan yang lebih pekat

POLARISASI ELEKTRODA

Potensi elektroda kesetimbangan dapat ditentukan tanpa adanya arus dalam rangkaian. Polarisasi- perubahan potensial elektroda ketika arus listrik lewat.

E = E saya - E p , (5)

dimana E adalah polarisasi;

E i adalah potensial elektroda selama aliran arus listrik;

E p - potensi keseimbangan. Polarisasi dapat bersifat katodik E K (di katoda) dan anodik E A (di anoda).

Polarisasi dapat berupa: 1) elektrokimia; 2) bahan kimia.

PERSYARATAN KESELAMATAN KERJA

1. Eksperimen dengan zat berbau tidak sedap dan beracun harus dilakukan di lemari asam.

2. Saat mengenali gas yang dikeluarkan melalui bau, sebaiknya arahkan aliran dengan gerakan tangan dari bejana ke arah diri Anda sendiri.

3. Saat melakukan percobaan, Anda harus memastikan bahwa reagen tidak mengenai wajah, pakaian, atau orang yang berdiri di samping Anda.

4. Saat memanaskan cairan, terutama asam dan basa, pegang tabung reaksi yang bukaannya menjauhi Anda.

5. Saat mengencerkan asam sulfat, jangan menambahkan air ke dalam asam, tuangkan asam dengan hati-hati, dalam porsi kecil ke dalam air dingin, aduk larutan.

6. Setelah selesai bekerja, cuci tangan sampai bersih.

7. Disarankan untuk menuangkan larutan asam dan basa bekas ke dalam wadah yang telah disiapkan khusus.

8. Semua botol reagen harus ditutup dengan sumbat yang sesuai.

9. Reagen yang tersisa setelah pengerjaan tidak boleh dituang atau dituangkan ke dalam botol reagen (untuk menghindari kontaminasi).

Perintah kerja

Latihan 1

PENELITIAN AKTIVITAS LOGAM

Instrumen dan reagen: seng, butiran; larutan tembaga sulfat CuSO 4, 0,1 N; tabung reaksi

Celupkan sepotong butiran seng ke dalam larutan tembaga sulfat 0,1 N. Biarkan berdiri dengan tenang di atas tripod dan lihat apa yang terjadi. Tuliskan persamaan reaksinya. Simpulkan logam mana yang dapat diambil sebagai anoda dan mana yang sebagai katoda untuk percobaan selanjutnya.

Tugas 2

SEL GALVANIS

Instrumen dan reagen: Zn, Cu – logam; seng sulfat, larutan ZnSO 4, 1 M; larutan tembaga sulfat CuSO 4, 1 M; kalium klorida KCl, larutan pekat; galvanometer; kacamata; Tabung berbentuk U, kapas.

Tuangkan hingga ¾ volume larutan garam logam 1 M, yang merupakan anoda, ke dalam satu gelas, dan volume yang sama dari larutan garam logam 1 M, yang merupakan katoda, ke dalam gelas lainnya. Isi tabung berbentuk U dengan larutan KCl pekat. Tutupi ujung tabung dengan potongan kapas yang tebal dan turunkan ke dalam kedua gelas sehingga terendam dalam larutan yang telah disiapkan. Tempatkan pelat logam-anoda di satu gelas, dan pelat logam-katoda di gelas lainnya; memasang sel galvanik dengan galvanometer. Tutup rangkaian dan tandai arah arus menggunakan galvanometer.

Gambarlah diagram sel galvanik.

Tuliskan persamaan elektronik untuk reaksi yang terjadi di anoda dan katoda sel galvanik ini. Hitung EMFnya.

Tugas 3

MENENTUKAN ANODA DARI SET PELAT TERTENTU

Instrumen dan reagen: Zn, Cu, Fe, Al – logam; seng sulfat, larutan ZnSO 4, 1 M; larutan tembaga sulfat CuSO 4, 1 M; larutan aluminium sulfat Al 2 (SO 4) 3 1 M; besi sulfatFeSO 4, larutan 1 M; kalium klorida KCl, larutan pekat; kacamata; Tabung berbentuk U, kapas.

Buatlah pasangan galvanik:

Zn/ZnSO 4 ||FeSO 4 /Fe

Zn/ZnSO 4 || CuSO4/Cu

Al/Al 2 (JADI 4) 3 || ZnSO4/Zn

Dari kumpulan pelat dan larutan garam dari logam-logam ini, rakitlah sel galvanik di mana seng akan menjadi katoda (tugas 2).

Tulis persamaan elektronik untuk reaksi yang terjadi di anoda dan katoda sel galvanik yang dirakit.

Tuliskan reaksi redoks yang mendasari kerja sel galvani tersebut. Hitung EMFnya.

FORMULASI LAPORAN

Jurnal laboratorium diisi selama kelas laboratorium setelah pekerjaan selesai dan berisi:

tanggal selesainya pekerjaan;

nama pekerjaan laboratorium dan nomornya;

nama percobaan dan tujuan pelaksanaannya;

observasi, persamaan reaksi, diagram perangkat;

pertanyaan tes dan tugas pada topik tersebut.

TUGAS KONTROL

1. Manakah reaksi berikut yang mungkin terjadi? Tulis persamaan reaksi dalam bentuk molekul dan buat persamaan elektroniknya:

Zn(NO 3) 2 + Cu →

Zn(NO 3) 2 + Mg →

2. Buatlah diagram sel galvanik untuk menentukan potensial elektroda normal Al/Al 3+ , Cu/Cu 2+ berpasangan dengan elektroda hidrogen normal.

3. Hitung ggl sel galvanik

Zn/ZnSO 4 (1M)| |CuSO4 (2M)

Proses kimia apa yang terjadi selama pengoperasian elemen ini?

4. Seng murni secara kimia hampir tidak bereaksi dengan asam klorida. Ketika timbal nitrat ditambahkan ke asam, terjadi evolusi parsial hidrogen. Jelaskan fenomena ini. Tuliskan persamaan reaksi yang terjadi.

5. Tembaga bersentuhan dengan nikel dan direndam dalam larutan asam sulfat encer, proses apa yang terjadi di anoda?

6. Buatlah diagram sel galvani berdasarkan reaksi yang berlangsung menurut persamaan: Ni+Pb(NO 3) 2 =Ni(NO 3) 2 +Pb

7. Sebuah elektroda mangan dalam larutan garamnya mempunyai potensial 1,2313 V. Hitung konsentrasi ion Mn 2+ dalam mol/l.

Waktu yang dialokasikan untuk pekerjaan laboratorium

literatur

Utama

1.Glinka. DI ATAS. Kimia umum: buku teks. panduan untuk universitas. – M.: Integral – Pers, 2005. – 728 hal.

2. Korzhukov N. G. Kimia umum dan anorganik. – M.: MISIS;

INFRA-M, 2004. – 512 hal.

Tambahan

3. Frolov V.V. Kimia: buku teks. tunjangan kuliah. – M.: Lebih tinggi. sekolah, 2002. –

4. Korovin N.V.. Kimia umum: buku teks teknik. arah dan spesial universitas – M.: Lebih tinggi. sekolah, 2002.–559 hal.: sakit..

4. Akhmatov N.S. Kimia umum dan anorganik: buku teks untuk universitas. - Edisi ke-4, dikoreksi - M.: Lebih Tinggi. sekolah, 2002. –743 hal.

5. Glinka N.A. Tugas dan latihan kimia umum. – M.: Integral –Press, 2001. – 240 hal.

6. Metelsky A.V.Kimia dalam tanya jawab: buku referensi. – Mn.: Bel.En., 2003. – 544 hal.

sel galvanik

Pedoman

untuk melakukan pekerjaan laboratorium

pada kursus "Kimia"

untuk mahasiswa bidang teknik dan spesialisasi,

"Kimia umum dan anorganik"

untuk mahasiswa jurusan "Teknologi Kimia"

semua bentuk pendidikan

Disusun oleh: Sinitsyna Irina Nikolaevna

Timoshina Nina Mikhailovna

sel galvanik

Diagram sel galvanik Daniel-Jacobi

sel galvanik- berdasarkan interaksi dua logam dan (atau) oksidanya dalam suatu elektrolit, yang menyebabkan terjadinya arus listrik dalam suatu rangkaian tertutup. Dinamakan setelah Luigi Galvani.

Fenomena terjadinya arus listrik ketika berbagai logam bersentuhan ditemukan oleh ahli fisiologi Italia, profesor kedokteran di Universitas Bologna, Luigi Galvani pada tahun 1786. Galvani menggambarkan kontraksi otot-otot kaki belakang katak yang baru dibedah, diikatkan pada kait tembaga, ketika disentuh dengan pisau bedah baja. Pengamatan tersebut ditafsirkan oleh penemunya sebagai manifestasi “listrik hewan”.

Generator elektrokimia (sel bahan bakar)- ini adalah elemen di mana transformasi terjadi energi kimia ke listrik. Zat pengoksidasi dan zat pereduksi disimpan di luar sel dan disuplai secara terus menerus dan terpisah ke elektroda selama pengoperasian. Selama pengoperasian sel bahan bakar, elektroda tidak dikonsumsi. Zat pereduksinya adalah hidrogen (H 2), metanol (CH 3 OH), metana (CH 4) dalam bentuk cair atau keadaan gas. Agen pengoksidasi biasanya oksigen udara atau oksigen murni. Dalam sel bahan bakar oksigen-hidrogen dengan elektrolit basa, energi kimia diubah menjadi energi listrik. Pembangkit listrik digunakan pada pesawat ruang angkasa; mereka menyediakan energi untuk pesawat ruang angkasa dan astronot.

Aplikasi

• Baterai digunakan dalam sistem alarm, senter, jam tangan, kalkulator, sistem audio, mainan, radio, peralatan mobil, kendali jarak jauh.
• Baterai Mereka digunakan untuk menyalakan mesin mobil; mereka juga dapat digunakan sebagai sumber listrik sementara di tempat-tempat yang jauh dari pemukiman penduduk.
• Sel bahan bakar digunakan dalam produksi energi listrik(di pembangkit listrik), sumber energi darurat, catu daya otonom, transportasi, catu daya terpasang, perangkat seluler.

Lihat juga

literatur

• Akhmetov N.S. Kimia umum dan anorganik
• Aksenovich L. A. Fisika di sekolah menengah: Teori. Tugas.

Tautan

Sel galvanik dan baterai

Unsur galvanik, atau pasangan galvanik, adalah suatu alat yang terdiri dari dua pelat logam (salah satunya dapat diganti dengan pelat kokas), direndam dalam satu atau dua cairan berbeda, dan berfungsi sebagai sumber arus galvanik. Sejumlah elemen volta yang dihubungkan satu sama lain dengan cara yang diketahui membentuk baterai galvanik. Elemen struktur yang paling sederhana terdiri dari dua pelat yang direndam dalam tanah liat atau gelas kaca, di mana cairan yang sesuai dengan jenis pelat dituangkan; pelat tidak boleh memiliki kontak logam di dalam cairan. D. elemen disebut utama jika mereka adalah sumber arus independen, dan sekunder jika alat tersebut menjadi efektif hanya setelah paparan yang kurang lebih lama terhadap sumber listrik yang mengisi dayanya. Ketika mempertimbangkan asal usul unsur volta, kita harus mulai dengan kolom volta, nenek moyang semua baterai galvanik berikutnya, atau dengan baterai cangkir volta.

Kolom tegangan. Untuk menyusunnya, Volta mengambil sepasang lingkaran logam yang berbeda, dilipat atau bahkan disolder di bagian dasarnya, dan lingkaran karton atau kain yang dibasahi dengan air atau larutan kalium kaustik. Awalnya, mug perak dan tembaga digunakan, dan kemudian biasanya seng dan tembaga. Sebuah pilar dibuat dari mereka, seperti yang ditunjukkan pada diagram. 1, yaitu: pertama diletakkan pelat tembaga dan di atasnya diletakkan pelat seng (atau sebaliknya), di atasnya diletakkan lingkaran karton yang dibasahi; ini merupakan satu pasangan, yang di atasnya ditumpangkan pasangan kedua, sekali lagi terdiri dari lingkaran tembaga, seng, dan karton, ditumpangkan satu sama lain dalam urutan yang sama seperti pada pasangan pertama.

Dengan terus menerapkan pasangan berikutnya dalam urutan yang sama, Anda dapat membuat pilar; pilar yang ditunjukkan pada iblis. 1, di sebelah kiri, terdiri dari pasangan 11 volt. Jika sebuah tiang dipasang pada pelat insulasi, yaitu bahan non-konduktif, misalnya kaca, maka, mulai dari tengahnya, setengah kolom (bagian bawah gambar kita) akan diisi dengan listrik positif, dan yang lainnya (bagian atas gambar) - negatif. Intensitas listrik, yang tidak terlihat di tengah, meningkat saat mendekati ujung, di tempat yang paling besar. Kabel disolder ke pelat terendah dan tertinggi; menyatukan ujung-ujung kabel yang bebas menimbulkan pergerakan listrik positif dari ujung bawah kutub melalui kawat ke atas dan pergerakan listrik negatif dalam arah yang berlawanan; arus listrik, atau galvanik, terbentuk (lihat kata ini). Volta menganggap dua pelat logam yang berbeda sebagai pasangan, dan hanya mengaitkan kemampuan menghantarkan listrik dengan cairan (lihat Galvanisme); tetapi menurut pandangan yang muncul kemudian, pasangan tersebut terdiri dari dua pelat yang berbeda dan satu lapisan cair diantara mereka; oleh karena itu, pelat pilar paling atas dan bawah (Gbr. 1 di sebelah kanan) dapat dilepas. Tiang tersebut terdiri dari 10 pasang, kemudian pelat paling bawah dari tembaga, dan pelat paling atas dari seng, dan arah pergerakan listrik, atau arah arus galvanik, akan tetap sama: dari ujung bawah. dari tiang (sekarang dari seng) ke atas (menjadi tembaga). Ujung tembaga pada kutub disebut kutub positif, ujung seng disebut kutub negatif. Selanjutnya dalam terminologi Faraday disebut kutub positif anoda, negatif - katoda. Kolom Volta dapat diletakkan secara horizontal di dalam bak, bagian dalamnya ditutupi dengan lapisan isolasi lilin yang menyatu dengan harpius. Saat ini tiang volta tidak digunakan karena membutuhkan banyak tenaga dan waktu untuk merakit dan membongkarnya; tetapi di masa lalu mereka menggunakan tiang-tiang yang terdiri dari ratusan dan ribuan pasang; Profesor V. Petrov menggunakannya di St. Petersburg pada tahun 1801-2. Selama eksperimennya dengan sebuah kolom, terkadang terdiri dari 4200 pasang (lihat Galvanisme), Volta membuat peralatannya dalam bentuk lain, yaitu bentuk baterai selanjutnya. Baterai Volta (corona di tazze) terdiri dari cangkir-cangkir yang terletak di sekeliling lingkaran tempat dituangkan air hangat atau larutan garam; di setiap cangkir ada dua pelat logam yang berbeda, yang satu berhadapan. Setiap pelat dihubungkan dengan kawat ke pelat berbeda dari cangkir yang berdekatan, sehingga dari satu cangkir ke cangkir lainnya di sepanjang keliling pelat-pelat tersebut terus-menerus bergantian: seng, tembaga, lalu lagi seng dan tembaga, dll. , di satu cangkir ada pelat seng, di cangkir lain - tembaga; sepanjang kawat yang menghubungkan pelat-pelat luar ini, arus akan mengalir dari pelat tembaga (kutub positif) ke pelat seng (kutub negatif). Volta menilai baterai ini kurang nyaman dibandingkan tiang, namun nyatanya bentuk baterailah yang banyak digunakan. Faktanya, struktur kolom volta segera berubah (Cruikshank): lonjong kotak kayu, dibagi secara melintang oleh pelat tembaga dan seng yang disolder menjadi kompartemen kecil tempat cairan dituangkan, lebih nyaman daripada kolom volta konvensional. Yang lebih baik lagi adalah sebuah kotak yang dibagi menjadi beberapa kompartemen dengan dinding kayu melintang; pelat tembaga dan seng ditempatkan di kedua sisi setiap partisi, disolder bersama di atasnya, di mana, sebagai tambahan, ada lubang yang tersisa. Tongkat kayu, melewati seluruh telinga, berfungsi untuk mengangkat semua piring dari cairan atau untuk merendamnya.

Unsur dengan satu cairan. Segera setelah itu, pasangan atau sel individu mulai dibuat yang dapat digabungkan menjadi baterai. cara yang berbeda. Gaya rangsang listrik suatu unsur bergantung pada logam dan cairan serta komponennya, dan hambatan dalam bergantung pada cairan dan ukuran unsur. Untuk mengurangi hambatan dan meningkatkan intensitas arus, perlu untuk mengurangi ketebalan lapisan cairan antara pelat yang berbeda dan meningkatkan ukuran permukaan logam yang terendam. Ini dilakukan di elemen Wollaston(Wollaston - menurut pengucapan Wulsten yang lebih benar). Seng ditempatkan di dalam pelat tembaga yang ditekuk, di dalamnya dimasukkan potongan kayu atau gabus untuk mencegah pelat bersentuhan; sebuah kawat, biasanya tembaga, disolder ke masing-masing pelat; ujung-ujung kabel ini dikontakkan dengan suatu benda yang ingin dilewati arus yang mengalir searah dari tembaga ke seng sepanjang konduktor luar dan dari seng ke tembaga sepanjang bagian dalam elemen. Secara umum arus mengalir di dalam zat cair dari logam yang cairannya bereaksi lebih kuat secara kimia, ke logam lain yang bereaksi kurang kuat. Dalam sel ini, kedua permukaan pelat seng berfungsi sebagai aliran listrik; Metode penggandaan permukaan salah satu pelat ini kemudian mulai digunakan ketika mengatur semua elemen dengan satu cairan. Unsur Wollaston menggunakan asam sulfat encer, yang terurai selama aksi arus (lihat Konduktivitas galvanik); hasil penguraian adalah oksidasi seng dan pembentukan seng sulfat, pelarutan dalam air, dan pelepasan hidrogen pada pelat tembaga, yang kemudian menjadi keadaan terpolarisasi (lihat Polarisasi galvanik dan konduktivitas galvanik), mengurangi arus kekuatan. Variabilitas keadaan terpolarisasi ini disertai dengan variabilitas kekuatan arus.

Dari banyak unsur dengan satu cairan kita sebut elemen media(Bau) dan hijau, yang pertama - platina atau perak berlapis di antara dua pelat seng, semuanya direndam dalam asam sulfat encer. Aksi kimianya sama seperti pada unsur Wollaston, dan terpolarisasi oleh hidrogen dalam platina; tetapi arusnya kurang bervariasi. Gaya eksitasi listrik lebih besar dibandingkan pada tembaga-seng.

elemen Grenet terdiri dari pelat seng yang ditempatkan di antara dua ubin yang dipotong dari kokas; cairan untuk elemen ini disiapkan sesuai dengan resep yang berbeda, tetapi selalu dari garam dichromopotassium, asam sulfat dan air. Menurut salah satu resep, untuk 2500 gram air Anda perlu mengonsumsi 340 gram garam bernama dan 925 gram asam sulfat. Gaya eksitasi listriknya lebih besar dibandingkan pada unsur Wollaston.

Selama aksi elemen Grenet, seng sulfat terbentuk, seperti dalam kasus sebelumnya; tetapi hidrogen, bergabung dengan oksigen dari asam kromat, membentuk air; tawas krom terbentuk dalam cairan; polarisasi dikurangi tetapi tidak dihilangkan. Untuk elemen Grenet, wadah kaca yang diperluas dasar, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 7 tabel "Sel galvanik dan baterai". Begitu banyak cairan yang dituangkan sehingga pelat seng Z, yang lebih pendek dari kokas DENGAN, itu bisa dilakukan dengan menarik batang yang menempel padanya T, keluarkan dari cairan selama elemen tersebut tetap tidak aktif. Klem V, V, terhubung - satu dengan pelek batang T, dan oleh karena itu, dengan seng, dan yang lainnya dengan pinggiran batu bara, ditempatkan di ujung kabel konduktor. Baik piringan hitam maupun bingkainya tidak memiliki kontak logam satu sama lain; arus mengalir sepanjang kabel penghubung melalui benda-benda luar dengan arah dari kokas ke seng. Unsur karbon-seng dapat digunakan dengan larutan garam meja (di Swiss, untuk telegraf, panggilan) dan kemudian berlaku selama 9-12 bulan. tanpa peduli.

Elemen Lalande dan Pendamping, diperbaiki oleh Edison, terdiri dari lempengan seng dan satu lagi dipres dari oksida tembaga. Cairan tersebut adalah larutan kalium kaustik. Tindakan kimianya adalah oksidasi seng, yang kemudian membentuk senyawa dengan kalium; Hidrogen yang dipisahkan, dioksidasi oleh oksigen seng oksida, menjadi bagian dari air yang dihasilkan, dan tembaga tereduksi. Resistensi internal rendah. Kekuatan rangsang tidak ditentukan dengan tepat, namun lebih kecil dibandingkan dengan elemen Daniel.

Unsur dengan dua zat cair. Sejak evolusi hidrogen di salah satu padatan Unsur G. merupakan penyebab yang mengurangi kekuatan arus (sebenarnya menggairahkan secara elektrik) dan membuatnya tidak konsisten, maka menempatkan pelat tempat pelepasan hidrogen dalam cairan yang mampu menyumbangkan oksigen untuk bergabung dengan hidrogen harus membuat arus menjadi konstan. Becquerel adalah orang pertama yang membangun (1829) unsur tembaga-seng dengan dua cairan untuk tujuan tersebut, ketika unsur Grenet dan Lalande belum diketahui. Nanti Daniel(1836) merancang elemen serupa, tetapi lebih nyaman digunakan. Untuk memisahkan cairan, diperlukan dua bejana: satu bejana kaca atau bejana tanah liat berlapis kaca, yang berisi bejana berbentuk silinder, tanah liat, sedikit dibakar, dan karena itu berpori, tempat salah satu cairan dituangkan dan salah satu logam ditempatkan; di ruang berbentuk cincin antara dua bejana, cairan lain dituangkan ke dalamnya, di mana pelat logam lain dibenamkan. Dalam unsur Daniel, seng direndam dalam asam sulfat lemah, dan tembaga direndam dalam larutan tembaga (biru) sulfat. Ara. 1 tabel menggambarkan 3 elemen Daniel yang dihubungkan menjadi baterai;

silinder yang dibengkokkan dari seng ditempatkan pada gelas kaca bagian luar, pelat tembaga, juga berbentuk silinder atau ditekuk seperti huruf S, ditempatkan pada silinder tanah liat bagian dalam. Anda dapat menempatkannya sebaliknya, yaitu tembaga di wadah luar. Arus mengalir dari tembaga ke seng melalui konduktor eksternal dan dari seng ke tembaga melalui cairan di dalam sel atau baterai itu sendiri, dan kedua cairan tersebut terurai secara bersamaan: seng sulfat terbentuk dalam bejana dengan asam sulfat, dan hidrogen mengalir ke pelat tembaga, pada saat yang sama tembaga sulfat (CuSO 4) terurai menjadi tembaga (Cu), yang diendapkan pada pelat tembaga, dan senyawa yang tidak ada secara terpisah (SO 4), yang melalui proses kimia membentuk air dengan hidrogen sebelum sempat untuk dilepaskan dalam bentuk gelembung pada tembaga. Tanah liat yang berpori, mudah dibasahi oleh kedua cairan tersebut, memungkinkan proses kimia berpindah dari partikel ke partikel melalui kedua cairan dari satu logam ke logam lainnya. Setelah aksi arus, durasinya tergantung pada kekuatannya (dan ini sebagian pada resistensi eksternal), serta pada jumlah cairan yang terkandung dalam bejana, semua tembaga sulfat dikonsumsi, seperti yang ditunjukkan oleh perubahan warna. solusinya; kemudian pemisahan gelembung hidrogen menjadi tembaga dimulai, dan pada saat yang sama terjadi polarisasi logam ini. Unsur ini disebut konstanta, namun harus dipahami secara relatif: pertama, bahkan dengan vitriol jenuh terdapat polarisasi yang lemah, tetapi yang terpenting adalah resistansi internal unsur tersebut mula-mula berkurang dan kemudian meningkat. Untuk alasan kedua dan utama ini, pada awal aksi elemen, peningkatan arus secara bertahap diperhatikan, semakin signifikan, semakin sedikit kekuatan arus yang dilemahkan oleh hambatan eksternal atau internal. Setelah setengah jam, satu jam atau lebih (durasi meningkat seiring dengan jumlah cairan dengan seng), arus mulai melemah lebih lambat daripada peningkatannya, dan setelah beberapa jam mencapai kekuatan aslinya, secara bertahap semakin melemah. Jika dalam bejana dengan larutan tembaga sulfat persediaan garam ini ditempatkan dalam bentuk yang tidak larut, kemudian meneruskan adanya arus, serta mengganti larutan seng sulfat yang dihasilkan dengan asam sulfat encer segar. Namun, dengan elemen tertutup, tingkat cairan dengan seng secara bertahap menurun, dan dengan tembaga meningkat - suatu keadaan yang dengan sendirinya melemahkan arus (dari peningkatan resistensi karena alasan ini) dan, terlebih lagi, menunjukkan transisi cairan dari satu bejana ke bejana lain (transfer ion, lihat Konduktivitas galvanik, osmosis galvanik). Tembaga sulfat merembes ke dalam bejana yang berisi seng, dari situ seng melepaskan tembaga murni secara kimia, menyebabkannya mengendap sebagian pada seng dan sebagian lagi pada dinding bejana tanah liat. Oleh karena itu, terdapat banyak limbah seng dan tembaga sulfat yang tidak berguna untuk arus. Namun, elemen Daniel masih merupakan salah satu yang paling konstan. Gelas tanah liat, meskipun dibasahi oleh cairan, memiliki ketahanan yang besar terhadap arus; dengan menggunakan perkamen sebagai pengganti tanah liat, arus dapat ditingkatkan secara signifikan dengan mengurangi hambatan (elemen Carré); perkamen bisa diganti dengan gelembung binatang. Alih-alih asam sulfat encer, Anda bisa menggunakan larutan garam meja atau garam laut untuk seng; kekuatan rangsangnya tetap hampir sama. Efek kimia belum diteliti.

Elemen Meidinger. Untuk arus yang sering dan kontinu dan, terlebih lagi, cukup konstan, tetapi arusnya lemah, elemen Meidinger (Gbr. 2 tabel), yang merupakan modifikasi dari elemen Daniel, dapat digunakan. Kaca luar mempunyai perpanjangan di bagian atas, di mana silinder seng ditempatkan di bibir bagian dalam; Di bagian bawah kaca ditempatkan kaca kecil lainnya, di mana ditempatkan silinder yang digulung dari lembaran tembaga, atau lingkaran tembaga ditempatkan di bagian bawah bejana bagian dalam, yang kemudian diisi dengan larutan tembaga sulfat. Setelah itu, tuangkan larutan magnesium sulfat dengan hati-hati di atasnya, yang mengisi semuanya ruang bebas wadah eksternal dan tidak menggantikan larutan vitriol, karena memiliki berat jenis yang lebih tinggi. Namun demikian, melalui difusi cairan, vitriol perlahan-lahan mencapai seng, kemudian melepaskan tembaganya. Untuk menjaga kejenuhan larutan ini, labu kaca terbalik berisi potongan tembaga sulfat dan air ditempatkan di dalam elemen. Konduktor keluar dari logam; bagiannya di dalam cairan memiliki cangkang gutta-percha. Tidak adanya toples tanah liat pada elemennya memungkinkannya digunakan dalam waktu lama tanpa mengubah bagian-bagiannya; tetapi resistansi internalnya tinggi, harus dipindahkan dari satu tempat ke tempat lain dengan sangat hati-hati, dan mengandung banyak tembaga sulfat, yang tidak berguna untuk arus; dalam labu yang berisi unsur kecil sekalipun, sekitar 1/2 kilogram vitriol ditempatkan. Sangat cocok untuk telegraf, bel listrik dan lainnya kasus serupa dan berdiri selama berbulan-bulan. Elemen Callot dan Trouvé-Callot mirip dengan elemen Meidinger, tetapi lebih sederhana dari elemen Meidinger. Kresten di St. Petersburg ia juga mengatur modifikasi yang berguna dari elemen Meidinger. elemen Thomson dalam bentuk piring atau nampan ada milik Daniel yang dimodifikasi; membran datar berpori yang terbuat dari kertas perkamen memisahkan satu cairan dari cairan lainnya, tetapi Anda dapat melakukannya tanpa membran. elemen Siemens Dan Halske juga termasuk dalam kategori Daniel. Elemen Minotto. Lingkaran tembaga di bagian bawah toples kaca, di mana kristal tembaga sulfat dituangkan, dan di atasnya lapisan tebal pasir mengandung silika, di mana lingkaran seng diterapkan. Semuanya terisi air. Berlangsung 1 1/2 hingga 2 tahun pada jalur telegraf. Selain pasir, Anda bisa menggunakan bubuk arang hewani (Darsonval). elemen Trouvé. Lingkaran tembaga yang di atasnya terdapat kolom lingkaran yang terbuat dari kertas tembus, diresapi dengan tembaga sulfat di bagian bawah dan seng sulfat di bagian atas. Sedikit air yang membasahi kertas akan mengaktifkan elemen tersebut. Resistensinya cukup tinggi, aksinya panjang dan konstan.

elemen hutan, platina-seng; platina direndam dalam asam nitrat kuat, seng dalam asam sulfat lemah. Hidrogen yang dilepaskan oleh arus dioksidasi oleh oksigen asam nitrat (NHO 2), yang berubah menjadi nitrat anhidrida (N 2 O 4), uap merah-oranye yang dilepaskan berbahaya bagi pernapasan dan merusak semua tembaga. bagian dari peralatan, oleh karena itu lebih baik terbuat dari timah. Elemen-elemen ini hanya dapat digunakan di laboratorium yang terdapat lemari asam, dan di dalamnya ruangan biasa harus ditempatkan di kompor atau perapian; mereka memiliki kekuatan rangsang yang tinggi dan resistansi internal yang rendah - semua kondisi untuk kekuatan arus yang tinggi, yang semakin konstan semakin besar volume cairan yang terkandung dalam elemen. Ara. Tabel 6 menunjukkan elemen berbentuk datar; di luarnya di sebelah kanan ada pelat seng bengkok yang dihubungkan dengan lembaran platina elemen tersebut Z elemen kedua, di lipatannya terdapat bejana tanah liat datar V untuk platina. Di sebelah kiri adalah lembaran platina yang dijepit pada unsur seng dan termasuk dalam unsur ketiga. Dengan bentuk elemen ini, resistansi internalnya sangat kecil, namun efek arus yang kuat tidak bertahan lama karena sedikitnya jumlah cairan. Arus mengalir dari platina melalui konduktor luar ke seng, sesuai dengan aturan umum yang disebutkan di atas.

elemen Bunsen(1843), batubara-seng, sepenuhnya menggantikan yang sebelumnya dan lebih murah dari itu, karena platina yang mahal digantikan oleh ubin kokas. Fluidanya sama seperti pada elemen Grove, gaya eksitasi dan hambatan listriknya kurang lebih sama; arah arusnya sama. Elemen serupa ditunjukkan pada Gambar. 3 meja; ubin arang ditandai dengan huruf DENGAN, dengan penjepit logam dengan tanda +; ini adalah kutub positif, atau anoda, dari elemen. Dari silinder seng Z dengan penjepit (kutub negatif, atau katoda) ada pelat dengan penjepit lain, diterapkan pada pelat karbon elemen kedua dalam kasus baterai. Grove adalah orang pertama yang mengganti platina dalam unsurnya dengan batu bara, namun eksperimennya dilupakan. elemen Darsonval, karbon-seng; untuk batubara, campuran asam nitrat dan asam klorida masing-masing 1 volume, dengan 2 volume air mengandung 1/20 asam sulfat. elemen fora.- Alih-alih batangan kokas, digunakan botol yang terbuat dari grafit dan tanah liat; Asam nitrat dituangkan di sana. Perubahan eksternal pada unsur Bunsen ini membuat penggunaan asam nitrat menjadi lebih lengkap.

elemen Sosnovsky.- Seng dalam larutan natrium hidroksida atau kalium hidroksida; batubara dalam cairan yang terdiri dari 1 volume asam nitrat, 1 volume asam sulfat, 1 volume asam klorida, 1 volume air. Luar biasa karena daya rangsang listriknya yang sangat tinggi.

elemen panggilan.- Unsur karbon Bunsen digantikan oleh besi; kekuatan rangsangnya tetap sama seperti saat menggunakan batu bara. Besi tidak terkena asam nitrat, berada dalam keadaan pasif. Alih-alih besi, besi cor dengan kandungan silikon tertentu dapat digunakan secara bermanfaat.

Elemen Poggendorff berbeda dengan unsur Bunsen dengan mengganti asam nitrat dengan cairan yang mirip dengan yang digunakan pada unsur Grenet. Untuk 12 bagian berat kalium dikromat yang dilarutkan dalam 100 bagian air, tambahkan 25 bagian asam sulfat kuat. Kekuatan rangsangnya sama dengan unsur Bunsen; tetapi resistensi internalnya lebih besar. Oksigen dalam cairan tersebut yang dilepaskan untuk oksidasi hidrogen lebih sedikit daripada di dalam asam sendawa pada volume yang sama. Tidak adanya bau saat menggunakan elemen-elemen ini, dikombinasikan dengan keunggulan lainnya, menjadikannya paling nyaman digunakan. Namun polarisasi belum sepenuhnya hilang. elemen Imshenetsky, karbon-seng. Pelat grafit (karbon) dalam larutan asam kromat, seng dalam larutan garam natrium sulfida. Kekuatan rangsang yang besar, resistansi internal yang rendah, pemanfaatan seng yang hampir sempurna dan penggunaan asam kromat yang sangat baik.

elemen Leclanche, karbon-seng; alih-alih cairan pengoksidasi, ia mengandung bubuk mangan peroksida (besar) di lempengan batubara, dicampur dengan bubuk kokas (Gbr. 5 tabel) di dalam toples tanah liat bagian dalam yang dapat ditembus cairan; Sebuah tongkat seng ditempatkan di luar di salah satu sudut labu yang berbentuk khusus. Cairan - larutan amonia berair - dituangkan dari luar dan menembus ke dalam toples tanah liat ke batu bara (kokas), membasahi mangan peroksida; bagian atas toples biasanya diisi resin; lubang dibiarkan untuk keluarnya gas. Gaya rangsangnya rata-rata antara unsur Daniel dan Bunsen, resistensinya tinggi. Elemen ini, jika dibiarkan tertutup, menghasilkan arus dengan kekuatan yang berkurang dengan cepat, tetapi untuk telegraf dan penggunaan di rumah, elemen ini bertahan selama satu hingga dua tahun jika ditambahkan cairan. Ketika amonia (NH 4 Cl) terurai, klorin dilepaskan menjadi seng, membentuk seng klorida dan amonia dengan batu bara. Mangan peroksida, kaya oksigen, masuk sedikit demi sedikit ke dalam senyawa dengan tingkat oksidasi lebih rendah, tetapi tidak di seluruh bagian massa yang mengisi bejana tanah liat. Untuk penggunaan mangan peroksida dan reduksi yang lebih lengkap resistensi internal elemen-elemen ini disusun tanpa toples tanah liat, dan ubin dibuat dari mangan peroksida dan batu bara, di antaranya ditempatkan kokas, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4 meja. Elemen jenis ini dapat dibuat tertutup dan mudah dibawa; kaca diganti dengan karet tanduk. Geff juga memodifikasi unsur ini, mengganti larutan amonia dengan larutan seng klorida.

Elemen Marie-Devi, batubara-seng, mengandung, dengan batubara, massa merkuri sulfat (Hg 2 SO 4) seperti adonan, dibasahi dengan air, ditempatkan dalam toples tanah liat berpori. Asam sulfat lemah atau bahkan air dituangkan ke seng, karena seng sudah dilepaskan dari garam merkuri melalui aksi arus, di mana hidrogen teroksidasi, dan merkuri logam batubara dilepaskan, sehingga setelah beberapa waktu unsur menjadi seng-merkuri. Gaya rangsang listrik tidak berubah dengan penggunaan merkuri murni sebagai pengganti batu bara; ini sedikit lebih besar daripada elemen Leclanche, resistansi internalnya besar. Cocok untuk telegraf dan secara umum untuk aksi arus terputus-putus. Unsur-unsur ini juga digunakan untuk tujuan medis, dan lebih suka diisi dengan merkuri sulfat oksida (HgSO 4). Bentuk unsur yang cocok untuk keperluan medis dan lainnya ini adalah silinder tinggi dari karet tanduk, bagian atasnya mengandung seng dan batu bara, dan bagian bawahnya mengandung air dan merkuri sulfat. Jika elemen dibalik, ia bekerja, tetapi pada posisi pertama tidak menghasilkan arus.

Elemen Warren Delarue- seng-perak. Strip perak sempit menonjol dari silinder leburan perak klorida (AgCl) yang ditempatkan dalam tabung kertas perkamen; seng berbentuk batang tipis. Kedua logam tersebut ditempatkan dalam tabung kaca yang ditutup dengan sumbat parafin. Cairan tersebut merupakan larutan amonia (23 bagian garam per 1 liter air). Gaya eksitasi listriknya hampir sama (lebih sedikit) dengan unsur Daniel. Logam perak diendapkan dari perak klorida ke strip perak unsur tersebut, dan tidak terjadi polarisasi. Baterai yang dibuat darinya digunakan untuk eksperimen aliran cahaya dalam gas yang dijernihkan (V, Warren Delarue). Geff memberi elemen-elemen ini sebuah perangkat yang membuatnya nyaman untuk dibawa; digunakan untuk kumparan induksi medis dan untuk arus searah.

Elemen Duchaumin, Partz, Figier. Yang pertama adalah seng-karbon; seng masuk solusi yang lemah garam meja, batu bara - dalam larutan besi klorida. Tidak stabil dan sedikit dieksplorasi. Partz menggantikan seng dengan besi; larutan garam meja mempunyai massa jenis 1,15, larutan besi klorida mempunyai massa jenis 1,26. Lebih baik dari yang sebelumnya, meskipun gaya rangsang listriknya lebih kecil. Figier menggunakan satu cairan dalam unsur besi-batubara, yang diperoleh dengan melewatkan aliran klorin melalui larutan besi sulfat jenuh. elemen Nyode, karbon-seng. Seng berbentuk silinder yang mengelilingi silinder tanah liat berpori yang berisi ubin kokas pemutih. Elemen tersebut disegel dengan sumbat berisi lilin; larutan garam meja (24 bagian per 100 bagian air) dituangkan melalui lubang di dalamnya. Kekuatan rangsang listriknya besar; dengan tindakan yang konstan dan agak berkepanjangan pada resistensi kecil eksternal, ia segera melemah, tetapi setelah satu atau dua jam tidak ada aktivitas, elemen tersebut mencapai nilai sebelumnya.

Elemen kering. Nama ini dapat diberikan kepada unsur-unsur yang keberadaan cairannya tidak terlihat ketika ia tersedot ke dalam badan berpori unsur tersebut; akan lebih baik untuk menelepon mereka basah. Ini termasuk unsur Trouvé tembaga-seng yang dijelaskan di atas dan unsur Leclanche, yang dimodifikasi oleh Germain. Yang terakhir ini menggunakan serat yang diekstrak dari kelapa; suatu massa dibuat darinya yang sangat menyerap cairan dan gas, tampak kering dan hanya menerima tekanan di bawah tekanan tampilan basah. Mudah dibawa-bawa dan cocok untuk stasiun telegraf dan telepon bepergian. Unsur gasner (karbon-seng), yang mengandung gipsum, kemungkinan besar diresapi dengan seng klorida atau amonia (dirahasiakan). Kekuatan rangsang kira-kira sama dengan elemen Leclanche, beberapa saat setelah permulaan aksi elemen Leclanche; resistensi internal lebih kecil dari Leclanche. Dalam sel Leclanche-Barbier kering, ruang antara silinder seng luar dan silinder berongga bagian dalam aglomerat, yang meliputi mangan peroksida, diisi dengan gipsum, larutan jenuh dengan komposisi yang tidak diketahui. Pengujian pertama yang agak panjang terhadap elemen-elemen ini menguntungkan mereka. Unsur gelatin-gliserin Kuznetsova ada tembaga-seng; terdiri dari kotak karton yang diresapi parafin dengan bagian bawah direkatkan dengan timah bagian dalam dan luar. Lapisan tembaga sulfat yang dihancurkan dituangkan ke dalam loyang, di mana massa gelatin-gliserin yang mengandung asam sulfat dituangkan. Ketika massa ini mengeras, lapisan seng amalgamasi yang dihancurkan dituangkan ke dalamnya, diisi kembali dengan massa yang sama. Elemen-elemen ini membentuk baterai seperti kolom volta. Dirancang untuk panggilan, telegraf, dan telepon. Secara umum, jumlah unsur kering yang berbeda sangat signifikan; namun sebagian besar, karena komposisi rahasia cairan dan aglomerat, penilaian terhadapnya hanya mungkin dilakukan secara praktis, tetapi tidak ilmiah.

Elemen permukaan besar dan resistansi rendah. Dalam kasus di mana perlu untuk menyinari kabel atau pelat yang pendek dan agak tebal, seperti, misalnya, selama beberapa operasi bedah (lihat Galvanocaustics), digunakan elemen dengan permukaan logam besar yang direndam dalam cairan, yang mengurangi resistansi internal dan dengan demikian meningkatkan resistansi internal. saat ini. Metode penggandaan permukaan Wollaston diterapkan pada komposisi permukaan dari sejumlah besar pelat, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 2, dimana kamu, kamu, kamu- Pelat dari logam yang sama ditempatkan pada ruang antar pelat ts, ts, ts, ts logam lainnya.

Semua pelat sejajar satu sama lain dan tidak bersentuhan, tetapi semua pelat dengan nama yang sama dihubungkan dengan kabel eksternal menjadi satu kesatuan. Keseluruhan sistem ini merupakan elemen seragam dari dua pelat, masing-masing dengan luas permukaan enam kali lipat dari yang ditunjukkan, dengan ketebalan lapisan cairan antar pelat sama dengan jarak antara masing-masing dua pelat yang ditunjukkan pada gambar. Sudah di awal abad ini (1822), perangkat dengan ukuran besar permukaan logam. Ini termasuk elemen Gare besar yang disebut deflagrator. Lembaran seng dan tembaga yang panjang, dipisahkan dengan kain flanel atau tongkat kayu, digulung menjadi roller di mana lembaran tersebut tidak bersentuhan logam satu sama lain. Rol ini direndam dalam bak berisi cairan dan menghasilkan arus yang sangat tinggi ketika bekerja pada hambatan luar yang sangat kecil. Permukaan setiap lembarnya sekitar 50 meter persegi. kaki (4 meter persegi). Saat ini, secara umum, mereka mencoba untuk mengurangi resistansi internal suatu elemen, tetapi memberikan permukaan yang sangat besar untuk beberapa aplikasi tertentu, misalnya, dalam pembedahan untuk memotong pertumbuhan yang menyakitkan dengan kawat atau pelat panas, untuk kauterisasi (lihat Galvanocaustics ). Karena konduktor dengan resistansi rendah dipanaskan, arus dapat diperoleh secara tepat dengan mengurangi resistansi internal. Oleh karena itu, sejumlah besar pelat ditempatkan dalam elemen galvanocaustic, disusun serupa dengan yang ditunjukkan pada Gambar. 2 teks. Perangkat ini tidak menghadirkan fitur khusus apa pun, tetapi disesuaikan untuk kemudahan penggunaan; seperti, misalnya, sel karbon-seng atau baterai Chardin dengan cairan krom, yang digunakan di Paris, Lyon, Montpellier dan Brussel. Operator harus diperingatkan akan perlunya menggunakan pengukur arus (ammeter, atau ammeter) dengan resistansi sangat rendah untuk memastikan bahwa baterai dalam kondisi baik sebelum dioperasikan.

Elemen biasa harus mempertahankan gaya rangsang listriknya atau mempunyai beda potensial yang konstan selama mungkin bila dibiarkan terbuka agar dapat berfungsi sebagai satuan ukuran normal ketika membandingkan gaya rangsang listrik satu sama lain. Untuk tujuan ini, Rainier mengusulkan pasangan tembaga-seng, di mana permukaan tembaga sangat besar dibandingkan seng. Cairan tersebut merupakan larutan 200 bagian garam meja kering dalam 1000 bagian air. Dalam kondisi ini, polarisasi tembaga menjadi sangat lemah jika elemen ini dimasukkan ke dalam rangkaian dengan resistansi tinggi dan dalam waktu singkat. Elemen biasa Latimer Clark terdiri dari seng dalam larutan seng sulfat, merkuri dan garam merkuri sulfida (Hg 2 SO 4). Elemen biasa Fleming, tembaga-seng, dengan larutan tembaga sulfat dan seng sulfat dengan kepadatan tertentu yang selalu konstan. Elemen biasa Kantor Pos dan Telegraf London, tembaga-seng, dengan larutan seng sulfat dan kristal tembaga sulfat dengan tembaga sangat cocok. Untuk gaya rangsang listrik elemen Fleming, lihat pelat di akhir artikel.

Elemen sekunder, atau baterai, berasal dari pilar sekunder Ritter (lihat Galvanisme), yang tidak mendapat perhatian khusus selama 50 tahun. Kolom Ritter, terdiri dari pelat tembaga yang direndam dalam suatu cairan, menjadi terpolarisasi setelah kolom volta bekerja padanya, dan setelah itu kolom itu sendiri dapat menghasilkan arus yang arahnya berlawanan dengan arus primer. Pada tahun 1859, Plante membuat sebuah elemen yang terdiri dari dua lembar timah, digulung secara spiral seperti deflagrator Gare, tanpa kontak logam timbal balik, dan direndam dalam asam sulfat lemah. Dengan menghubungkan satu lembar timah ke anoda (kutub positif), dan yang lainnya ke katoda baterai minimal 2 sel Bunsen atau Poggendorff yang dihubungkan secara seri, sehingga melewatkan arus yang mengalir dalam cairan dari timbal ke timbal, sehingga menyebabkan pemisahan oksigen pada pelat timah, dihubungkan ke anoda, dan hidrogen pada lembaran yang dihubungkan ke katoda. Lapisan timbal peroksida terbentuk pada pelat anoda, sedangkan pelat katoda benar-benar bersih dari oksida. Karena heterogenitas pelat, mereka membentuk pasangan dengan gaya rangsang listrik yang besar, memberikan arus dalam arah yang berlawanan dengan yang sebelumnya. Gaya rangsang besar yang berkembang pada elemen sekunder dan berlawanan arah dengan gaya rangsang baterai primer adalah alasan persyaratan agar baterai primer melebihi yang pertama. Dua unsur Poggendorff yang dirangkai seri mempunyai gaya tarik sekitar 4 volt, tetapi unsur Plante hanya sekitar 2 1/2. Untuk mengisi daya 3 atau 4 elemen Plante yang dihubungkan secara paralel (lihat baterai Galvanik), sebenarnya, 2 elemen Poggendorff sebelumnya sudah cukup, tetapi aksinya akan sangat lambat untuk mengoksidasi permukaan timah yang begitu besar; Oleh karena itu, untuk mengisi secara bersamaan, misalnya 12 elemen Plante yang dihubungkan secara paralel, diperlukan aksi 3-4 elemen Bunsen dengan gaya rangsang 6-8 volt selama beberapa jam. Sel Plante bermuatan yang dihubungkan secara seri mengembangkan gaya eksitasi listrik sebesar 24 volt dan menghasilkan lebih banyak pijar, misalnya, dibandingkan baterai pengisi daya, namun efek baterai sekunder akan lebih pendek. Jumlah listrik yang digerakkan oleh baterai sekunder tidak lebih besar dari jumlah listrik yang dilewatkan melalui baterai primer, tetapi, ketika melewati konduktor eksternal pada tegangan atau beda potensial yang lebih besar, dikonsumsi dalam waktu yang lebih singkat.

Sel plante, setelah berbagai perbaikan praktis, disebut baterai. Pada tahun 1880, Faure mendapat ide untuk menutupi pelat timah dengan lapisan timah merah, yaitu oksida timbal siap pakai, yang, karena aksi arus primer, selanjutnya dioksidasi pada satu pelat dan dideoksidasi pada yang lain. Namun metode pengikatan timbal merah memerlukan perbaikan teknis, yang pada dasarnya terdiri dari penggunaan kisi-kisi timbal, di mana sel-sel kosong diisi dengan adonan timbal merah dan litharge dalam asam sulfat lemah. Baterai Fitz-Gerald menggunakan ubin timbal oksida tanpa dasar logam; Secara umum, ada banyak sistem baterai dan berikut adalah gambar hanya satu yang terbaik (Gbr. 8 tabel). Kisi-kisi timah Hagen terdiri dari dua tonjolan yang saling berhadapan, yang mencegah potongan oksida timah jatuh dari rangka; potongan yang digambarkan secara khusus di sepanjang garis ab Dan CD Gambar utama menjelaskan struktur rangka ini. Satu bingkai diisi dengan timbal merah, yang lain dengan litarge (tingkat oksidasi terendah dari timbal). Jumlah pelat ganjil, biasanya lima atau tujuh, dihubungkan dengan cara yang sama seperti yang dijelaskan dalam iblis. 2; dalam kasus pertama 3, dalam kasus kedua 4 ditutupi dengan litharge. Di antara teknisi Rusia, Yablochkov dan Khotinsky mendapat manfaat dari desain baterai. Elemen sekunder ini, yang menimbulkan satu ketidaknyamanan teknis - bobot yang sangat besar, telah menerima berbagai aplikasi teknis, antara lain, untuk penerangan listrik rumah dalam kasus di mana tidak mungkin menggunakan dinamo arus searah untuk tujuan ini. Baterai yang diisi di satu tempat dapat dipindahkan ke tempat lain. Mereka sekarang diisi bukan dengan elemen primer, tetapi dengan dinamo, sesuai dengan beberapa aturan khusus (lihat Dinamo, Penerangan listrik).

Komposisi baterai galvanik. Baterai disusun dari elemen-elemen dalam tiga cara: 1) sambungan seri, 2) sambungan paralel, 3) gabungan dari kedua sambungan sebelumnya. Pada gambar. Tabel 1 menunjukkan hubungan seri 3 unsur Daniel: seng dari pasangan pertama, dihitung dari kanan, dihubungkan dengan pita tembaga ke tembaga dari pasangan kedua, seng dari pasangan kedua ke tembaga dari yang ketiga. Ujung bebas tembaga dari pasangan pertama adalah anoda, atau terminal positif baterai; ujung bebas dari pasangan ketiga adalah katoda, atau terminal negatif baterai. Untuk koneksi paralel dari unsur yang sama, semua seng harus disambung satu sama lain dengan pita logam dan semua lembaran tembaga harus disambung dengan pita atau kabel menjadi satu kesatuan yang terpisah dari seng; permukaan seng yang kompleks akan menjadi katoda, permukaan tembaga yang kompleks akan menjadi anoda. Cara kerja baterai seperti itu sama dengan cara kerja sel tunggal, yang mempunyai luas permukaan tiga kali lebih besar dari satu sel baterai. Terakhir, metode koneksi ketiga dapat diterapkan pada setidaknya 4 elemen. Dengan menghubungkan keduanya secara paralel, kita mendapatkan dua anoda kompleks dan dua katoda yang sama; Dengan menghubungkan anoda kompleks pertama dengan katoda kompleks kedua, kita memperoleh baterai dua elemen dengan permukaan ganda. Persetan. 3 teks menggambarkan dua senyawa kompleks berbeda dari 8 unsur, masing-masing diwakili oleh dua cincin konsentris yang dipisahkan oleh spasi hitam. Tanpa menjelaskan secara rinci, kami mencatat bahwa secara tampilan metode pembuatan baterai ini berbeda dari yang baru saja dijelaskan.

Pada (I) 4 unsur dihubungkan secara seri, tetapi pada salah satu ujung kedua seng bagian luar dihubungkan dengan strip logam KK, dan pada sisi yang berlawanan, kedua pelat tembaga bagian luar dihubungkan dengan sebuah pelat A A, yang merupakan anoda, sedangkan QC - katoda baterai kompleks, setara dengan 4 elemen permukaan ganda yang dihubungkan secara seri. Gambar 3 (II) menunjukkan baterai yang setara dengan dua elemen permukaan empat kali lipat yang dihubungkan secara seri. Kasus-kasus ketika baterai diperlukan, disusun dengan cara tertentu, sepenuhnya dijelaskan oleh rumus Ohm (arus galvanik), dengan tunduk pada aturan yang timbul darinya, bahwa untuk memperoleh tindakan terbaik Untuk setiap konduktor dengan jumlah sel galvanik tertentu, baterai harus dibuat sedemikian rupa sehingga resistansi internalnya sama dengan resistansi konduktor eksternal atau setidaknya sedekat mungkin dengannya. Untuk ini kita juga harus menambahkan bahwa dengan sambungan seri, resistansi internal meningkat sebanding dengan jumlah pasangan yang terhubung, dan dengan sambungan paralel, sebaliknya, resistansi berkurang sebanding dengan angka ini. Oleh karena itu, pada jalur telegraf, yang memiliki hambatan besar terhadap arus galvanik, baterai terdiri dari elemen-elemen yang dihubungkan secara seri; dalam operasi bedah (galvanocaustics), diperlukan baterai elemen yang terhubung paralel. Digambarkan di neraka. 3 (I) baterai mewakili koneksi terbaik dari 8 elemen untuk bekerja pada resistansi eksternal, yang merupakan dua kali resistansi internal dari satu elemen. Jika resistansi eksternal empat kali lebih kecil dari kasus pertama, maka baterai akan terlihat seperti neraka. 3 (II). Berikut perhitungan menggunakan rumus Ohm. [Tentang elemen dan baterai, lihat karya Niodet (dalam terjemahan Rusia oleh D. Golov - " Elemen listrik" 1891); secara kurang rinci: "Die galvanischen Batterien", Hauck, 1883. Artikel di majalah "Listrik", 1891 dan 1892]

Perbandingan sel galvanik antara mereka sendiri. Catatan terkait hal ini sebagian diberikan dalam uraian unsur-unsurnya. Kelebihan sel galvani diukur dari kekuatan arus yang dihasilkannya dan durasi kerjanya, yaitu hasil kali kuantitas pertama dengan kuantitas lainnya. Jika kita mengambil ampere sebagai satuan arus (lihat arus Galvanik), dan jam sebagai satuan waktu, maka kita dapat mengukur kinerja sel galvanik dalam ampere-jam. Misalnya, baterai, tergantung ukurannya, dapat menghasilkan 40 hingga 90 ampere-jam. Tentang metode pengukuran pekerjaan yang disampaikan sengatan listrik, setara dengan kerja kuda uap selama satu jam - lihat Usaha, Energi arus listrik.