Korisnik:Danicalecic

Voltin elektrostatički stub

Voltin elektrostatički stub bila je prva električna baterija koja je mogla neprekidno da daje struju u krug. Izumio ga je italijanski fizičar Alesandro Volta, koji je svoje eksperimente objavio 1799. Voltin elektrostatički stub je tada omogućio brži niz otkrića, uključujući električnu razgradnju (elektrolizu) vode u kiseonik i vodonik od strane Vilijama Nicholson i Antonija Karlisla (1800) i otkriće ili izolaciju hemijskih elemenata: natrijuma (1807), kalijuma (1807), kalcijuma (1808), bora (1808), barijuma (1808), stroncijuma (1808) i magnezijuma (1808) od strane Humprija Davija. Čitava elektroindustrija 19. veka napajala se baterijama, odnosno Voltinim izumom elektrostatičkog stuba (npr. Danielova ćelija i Groveova ćelija)sve do pojave Dinama (električnog generatora) 1870-ih.

Voltin izum zasnovan je na otkriću Luiđija Galvanija iz 80-ih godina 20. veka o tome kako kolo od dva metala i žablja noga može izazvati reakciju žablje noge. Volta je 1794. demonstrirao da kada se dva metala i krpa ili karton natopljeni slanom vodom slože u krug, oni proizvode električnu struju. 1800. godine Volta je sastavio nekoliko parova naizmeničnih bakarnih (ili srebrnih) i cinkovih diskova (elektroda) odvojenih tkaninom ili kartonom natopljenim u rastvoru slane vode (elektrolita) da bi povećao provodljivost elektrolita. Kada su gornji i donji kontakti povezani žicom, električna struja je tekla kroz voltov stub i spojnu žicu.

 Примена

Alesandro Volta je 20. marta 1800. Godine napisao Londonskom kraljevskom društvu da opis tehnike za proizvodnju električne struje pomoću svog uređaja. Saznavši za Voltin elektrostatički stub , Viliam Nicholson i Antonio Karlisl su je koristili za otkriće elektrolize vode. Humpri Davi je pokazao da je elektromotorna sila koja pokreće električnu struju kroz kolo koje sadrži jednu Voltovu ćeliju uzrokovana hemijskom reakcijom, a ne razlikom napona između dva metala. Takođe je koristio Voltin stub za razlaganje hemikalija i proizvodnju novih hemikalija. Viliam Hide Volaston pokazao je da je električna energija iz Voltinog stuba imala identične efekte kao i električna energija proizvedena trenjem. 1802. Vasilij Petrov je koristio Voltin stub u otkrivanju i istraživanju efekata električnog luka. Hampri Davi i Andrej Krose su među prvima razvili velike Voltine stubove. Davi je 1808.godine koristio stub od 2.000 para napravljen za Kraljevsku instituciju da demonstrira ugljenično pražnjenje luka i izoluje pet novih elemenata;Barijum,Kalcijum,Bor,Stroncijum i Magnezijum.

Електрохемија

Budući da je Volta verovao da se elektromotorna sila javlja u kontaktu između dva metala, Voltin elektrostatički stub imao je drugačiji dizajn od modernog dizajna prikazanog na ovoj stranici. Njegov stub je imao jedan dodatni disk bakra na vrhu u kontaktu sa cinkom i jedan dodatni disk cinka na dnu u kontaktu sa bakrom. Proširujući Voltin rad i rad elektromagnetizma njegovog mentora Humpri Davija, Mihael Faradej je koristio i magnet i Voltin stub u svojim eksperimentima sa električnom energijom. Faradej je verovao da su sve „električne struje“koje su seu to vreme proučavale (voltažne, magnetne, toplote i životinjske) bile jedno te isto. Njegov rad na dokazivanju ove teorije naveo ga je da predloži dva zakona elektrohemije koji su bili u direktnoj suprotnosti sa današnjim naučnim verovanjima koja je postavio Volta trideset godina ranije.Zbog njihovih doprinosa razumevanja ovog polja proučavanja,Faradej i Volta se smatraju očevima elektrohemije. Reči „elektroda“ i „elektrolit“, korišćene gore za opis Voltinog dela, delo su Faradeja.

Суви стуб

Određeni broj visokonaponskih suvih stubova izumljen je između ranog 19. veka i 1830-ih godina, pokušavajući da se odredi izvor električne energije za Voltinog elektrostatičkog stuba, a posebno da podrži Voltinu hipotezu o kontaktnoj napetosti.Zaista, sam Volta eksperimentisao je sa gomilomčiji su se kartonski diskovi osušili, najverovatnije slučajno.

Prvi koji je objavio Johan Vilhelm Riter 1802. godine, doduše u nejasnom časopisu, ali je tokom naredne decenijeto je više puta najavljivano kao novo otkriće. Jedan od oblika suvog stuba jestub Zamboni. Francis Ronalds 1814. godine bio je jedan od prvih koji je shvatio da su suvi stubovi takođe radili hemijskom reakcijom, a ne kontaktom metal i metal, iako korozija nije bila vidljiva zbog vrlo malih generisanih struja.

Suvi stub (gomila) mogao bi se nazvati pretkom moderne suve ćelije.

Електромоторна сила

Snaga stuba izražava seu smislu njegove elektromotorne sile date u voltima. Teorija kontaktne napetosti Alesandra Volte smatrala je je da se EMS, koja pokreće električnu struju kroz kolo koje sadrži voltaičnu ćeliju, javlja na kontaktu dva metala. Volta nije smatrao da je elektrolit, koji je u njegovim eksperimentima obično bio slani rastvor, značajan. Međutim, hemičari su ubrzo shvatili da je voda u elektrolitu umešana u hemijske reakcije i dovela do razdvoja gasa vodonika iz bakarne ili srebrne elektrode.

Savremeno, atomsko shvatanje ćelije sa cinkovom i bakarnom elektrodom odvojenom elektrolitom je sledeće. Kada ćelija obezbeđuje električnu struju kroz spoljni krug, metalni cink na površini cinkove anode se oksidira i rastvara u elektrolit kao električno naelektrisani joni (Zn2 +), ostavljajući 2 negativno naelektrisana elektrona (e−)pozadi u metalu :

anoda (oksidacija): Zn → Zn2 + + 2e−

Ova reakcija se naziva oksidacija.Dok cink ulazi u elektrolit, dva pozitivno naelektrisana jona vodonika (H +) iz elektrolita prihvataju dva elektrona na površini bakarne katode i formiraju nenaelektrisani molekul vodonika (H2):

katoda (redukcija): 2H + + 2e− → H2

Ova reakcija se naziva redukcija. Elektroni koji se koriste od bakara za stvaranje molekula vodonika čine spoljnu žicu ili kolo koje ga povezuje sa cinkom. Molekuli vodonika nastali na površini bakra reakcijom redukcije na kraju se ispuštaju kao gas vodonik.

Primetiće se da globalna elektrohemijska reakcija ne uključuje odmah elektrohemijski par Cu2 + / Cu (ok / crveni) koji odgovara bakarnoj katodi. Metalni bakarni disk tako ovde služi samo kao „hemijski inertan“ plemeniti metalni provodnik za transport elektrona u kolu i hemijski ne učestvuje u reakciji u vodenoj fazi. Bakarnu elektrodu u sistemu može zameniti bilo koji dovoljno plemenit / inertan metalni provodnik (Ag, Pt, nerđajući čelik, grafit, ...). Globalna reakcija može se napisati na sledeći način:

Zn + 2H + → Zn2 + + H2

Ovo je korisno stilizovano koristeći elektro-hemijske zapise lanca:

(anoda: oksidacija) Zn | Zn2 + || 2H + | H2 | Cu (katoda: redukcija)

u kojoj vertikalna traka svaki put predstavlja interfejs. Dvostruka vertikalna traka predstavlja interfejs koji odgovara elektrolitu impregniranom porozni kartonski disk.

Kada se iz stuba ne povuče struja, svaka ćelija koja se sastoji od cinka / elektrolita / bakra generiše 0,76 V sa elektrolitom u slanom rastvoru. Napon iz ćelija u stubu se dodaje (sabira), pa šest ćelija na gornjem dijagramu generiše 4,56 V elektromotorne sile.