Voltaik yığın - Voltaic pile

Bir bakırçinko volta pilinin şematik diyagramı . Bakır ve çinko diskler, tuzlu suya (elektrolit) batırılmış karton veya keçe ara parçaları ile ayrılmıştır. Volta'nın orijinal yığınları, altta ek bir çinko disk ve üstte ek bir bakır disk içeriyordu. Bunların gereksiz olduğu sonradan anlaşıldı.
Volta'nın Como , İtalya'daki evinin yakınındaki Tempio Voltiano'da (Volta Tapınağı) sergilenen bir volta yığını
İlk Voltaik Yığının bir reprodüksiyonu

Volta pili ilk elektrik pilini sürekli bir devre için elektrik akımı sağlayabilir. 1799'da deneylerini yayınlayan İtalyan fizikçi Alessandro Volta tarafından icat edildi . Volta pili daha sonra William Nicholson ve Anthony Carlisle (1800) tarafından suyun oksijen ve hidrojene elektriksel ayrışması ( elektroliz ) dahil olmak üzere hızlı bir dizi başka keşfi mümkün kıldı. Humphry Davy tarafından sodyum (1807), potasyum (1807), kalsiyum (1808), bor (1808), baryum (1808), stronsiyum (1808) ve magnezyum (1808) kimyasal elementlerinin keşfi veya izolasyonu .

19. yüzyıl elektrik endüstrisinin tamamı , 1870'lerde dinamonun (elektrik jeneratörü) ortaya çıkışına kadar Volta'nın pilleriyle (örneğin Daniell hücresi ve Grove hücresi ) güçle çalışıyordu .

Volta'nın icadı, Luigi Galvani'nin 1780'lerde iki metal ve bir kurbağa bacağı devresinin kurbağa bacağının tepki vermesine nasıl neden olabileceğini keşfetmesi üzerine inşa edildi . Volta 1794'te iki metal ve tuzlu suya batırılmış kumaş veya karton bir devrede düzenlendiğinde bir elektrik akımı ürettiklerini gösterdi . 1800'de Volta , toplam elektromotor kuvvetini artırmak için tuzlu suya ( elektrolit ) batırılmış bez veya kartonla ayrılmış birkaç çift alternatif bakır (veya gümüş ) ve çinko diski ( elektrotlar ) istifledi . Üst ve alt kontaklar bir tel ile bağlandığında , voltaik yığından ve bağlantı telinden bir elektrik akımı akıyordu.

Tarih

Uygulamalar

Gönderilen mektuptan, farklı konfigürasyonlarda volta kazık Çizim Alessandro Volta için Joseph Banks .

20 Mart 1800'de Alessandro Volta , Londra Kraliyet Cemiyeti'ne kendi cihazını kullanarak elektrik akımı üretme tekniğini açıklamak için bir mektup yazdı . Volta pilini öğrendiklerinde, William Nicholson ve Anthony Carlisle onu suyun elektrolizini keşfetmek için kullandılar . Humphry Davy , elektrik akımını tek bir volta hücresi içeren bir devreden geçiren elektromotor kuvvetinin , iki metal arasındaki voltaj farkından değil, kimyasal bir reaksiyondan kaynaklandığını gösterdi. Ayrıca volta yığınını kimyasalları ayrıştırmak ve yeni kimyasallar üretmek için kullandı. William Hyde Wollaston , voltaik yığınlardan gelen elektriğin, sürtünme ile üretilen elektriğinkilerle aynı etkilere sahip olduğunu gösterdi . 1802'de Vasily Petrov , elektrik ark etkilerinin keşfi ve araştırılmasında voltaik yığınları kullandı .

Humphry Davy ve Andrew Crosse , büyük voltaik yığınları geliştiren ilk kişiler arasındaydı. Davy , karbon ark deşarjını göstermek ve beş yeni elementi izole etmek için 1808'de Kraliyet Enstitüsü için yapılmış 2000 çiftlik bir yığın kullandı : baryum, kalsiyum, bor, stronsiyum ve magnezyum.

elektrokimya

Volta, elektromotor kuvvetin iki metal arasındaki temasta meydana geldiğine inandığından, Volta'nın kazıkları bu sayfada gösterilen modern tasarımdan farklı bir tasarıma sahipti. Yığınlarının tepesinde, çinko ile temas halinde olan fazladan bir bakır diski ve altta bakırla temas halinde olan fazladan bir çinko diski vardı. Volta'nın çalışmaları ve akıl hocası elektro-manyetizma çalışmaları Genişleyen Humphry Davy , Michael Faraday mıknatıslar ve elektrik ile yaptığı deneylerde volta yığını hem de yararlanılabilir. Faraday, o sırada incelenen tüm "elektriklerin" (voltaik, manyetik, termal ve hayvansal) bir ve aynı olduğuna inanıyordu. Bu teoriyi kanıtlamak için yaptığı çalışma, Volta tarafından otuz yıl önce ortaya konan günün mevcut bilimsel inançlarıyla doğrudan çelişen iki elektrokimya kanunu önermesine yol açtı. Bu çalışma alanının anlaşılmasına katkılarından dolayı Faraday ve Volta, elektrokimyanın babaları arasında kabul edilir . Yukarıda Volta'nın çalışmasını tanımlamak için kullanılan "elektrot" ve "elektrolit" kelimeleri Faraday'a aittir.

kuru yığın

Islak voltaik yığının elektrik kaynağını belirlemek ve özellikle Volta'nın temas gerilimi hipotezini desteklemek için 19. yüzyılın başları ile 1830'lar arasında bir dizi yüksek voltajlı kuru yığın icat edildi . Gerçekten de Volta, büyük olasılıkla kazara karton diskleri kurumuş bir yığınla deneyler yaptı.

İlk yayınlayan Johann Wilhelm Ritter , 1802'de belirsiz bir dergide de olsa, ancak sonraki on yılda defalarca yeni bir keşif olarak ilan edildi. Kuru yığının bir biçimi Zamboni yığınıdır . 1814'te Francis Ronalds , üretilen çok küçük akımlar nedeniyle korozyon görünmese de, kuru kazıkların metal-metal teması yerine kimyasal reaksiyon yoluyla da çalıştığını ilk fark edenlerden biriydi.

Kuru yığın, modern kuru hücrenin atası olarak adlandırılabilir .

Elektrik hareket gücü

Yığının gücü , volt olarak verilen elektromotor kuvveti veya emk cinsinden ifade edilir . Alessandro Volta'nın temas gerilimi teorisi , elektrik akımını bir volta hücresi içeren bir devreden geçiren emk'nin iki metal arasındaki temasta meydana geldiğini düşündü. Volta , deneylerinde tipik olarak tuzlu su olan elektrolitin önemli olduğunu düşünmedi . Ancak kimyagerler kısa sürede elektrolitteki suyun yığının kimyasal reaksiyonlarına dahil olduğunu ve bakır veya gümüş elektrottan hidrojen gazının evrimine yol açtığını fark ettiler .

Bir elektrolitle ayrılmış çinko ve bakır elektrotlara sahip bir hücrenin modern, atomik anlayışı aşağıdaki gibidir. Hücre harici bir devre aracılığıyla elektrik akımı sağladığında, çinko anodun yüzeyindeki metalik çinko oksitlenir ve elektrolitte elektrik yüklü iyonlar (Zn 2+ ) olarak çözülür ve geriye 2 negatif yüklü elektron bırakır (
e-
) metalin arkasında:

anot (oksidasyon): Zn → Zn 2+ + 2
e-

Bu reaksiyona oksidasyon denir . Çinko elektrolite girerken elektrolitten gelen iki pozitif yüklü hidrojen iyonu (H + ) bakır katot yüzeyinde iki elektron alır, indirgenir ve yüksüz bir hidrojen molekülü (H 2 ) oluşturur:

katot (indirgeme): 2 H + + 2
e-
→ H 2

Bu reaksiyona indirgeme denir . Bakırdan hidrojen moleküllerini oluşturmak için kullanılan elektronlar, onu çinkoya bağlayan harici bir tel veya devre tarafından yapılır. İndirgeme reaksiyonu ile bakırın yüzeyinde oluşan hidrojen molekülleri, sonunda hidrojen gazı olarak kabarcıklanır.

Global elektro-kimyasal reaksiyonun bakır katoda karşılık gelen Cu2 + /Cu (Ox/Kırmızı) elektrokimyasal çiftini hemen içermediği gözlemlenecektir . Bakır metal disk bu nedenle burada yalnızca elektronların devrede taşınması için "kimyasal olarak atıl" bir asil metalik iletken olarak hizmet eder ve sulu fazdaki reaksiyona kimyasal olarak katılmaz. Bakır elektrot sistemde yeterince soylu/inert metalik iletken (Ag, Pt, paslanmaz çelik, grafit, ...) ile değiştirilebilir. Küresel reaksiyon aşağıdaki gibi yazılabilir:

Zn + 2H + → Zn 2+ + H 2

Bu, elektro-kimyasal zincir gösterimi aracılığıyla kullanışlı bir şekilde stilize edilmiştir:

(anot: oksidasyon) Zn | Zn 2+ || 2H + | H 2 | Cu (katot: indirgeme)

dikey çubuğun her seferinde bir arayüzü temsil ettiği. Çift dikey çubuk, gözenekli karton diski emprenye eden elektrolite karşılık gelen arayüzleri temsil eder.

Yığından akım çekilmediğinde çinko/elektrolit/bakırdan oluşan her hücre tuzlu su elektroliti ile 0,76 V üretir. Yığındaki hücrelerden gelen voltajlar toplanır, bu nedenle yukarıdaki diyagramdaki altı hücre 4.56 V elektromotor kuvveti üretir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar