Chemie ovlivňuje náš svět víc, než je na první pohled patrné. Nic z toho, co nás v každodenním životě obklopuje, by nevzniklo bez využití poznatků z tohoto oboru.
Zajímavé chemické reakce však neprobíhají jen v laboratořích, ale téměř všude, kam se podíváte. Dokonce i lidské tělo je jednou velkou chemickou továrnou. Díky rozmanitosti chemických reakcí můžete netradiční pokusy provádět bez obav i doma. V dnešním experimentu sehraje hlavní roli tropické ovoce. A čím kyselejší bude, tím lépe!
Život bez elektrické energie si umí představit jen málokdo. Kromě střídavého proudu, který dodávají do rozvodné sítě elektrárny, existuje také proud stejnosměrný. S ním se nejčastěji setkáte v podobě baterií či monočlánků nejrůznějších tvarů.
Bylo by však možné vyrobit si takovou jednoduchou baterii bez speciálních pomůcek? Asi vás to překvapí, ale je to víc než snadné. Budete k tomu potřebovat pouze citron (použít lze také pomeranč nebo kiwi), měděný a zinkový (či pozinkovaný) plíšek. Abyste plíšky před použitím zbavili povrchové mastnoty, důkladně je umyjte saponátem nebo lihem.
Poté již stačí oba plíšky zapíchnout několik centimetrů hluboko do citronu. Dávejte při tom pozor, aby se plíšky uvnitř citronu vzájemně nedotýkaly. Tím veškerá práce končí a ovocná baterie je hotová! Jak se však přesvědčit o tom, že skutečně dává proud? Pro začátek určitě postačí, když se obou plíšku současně dotknete špičkou jazyka. Nemusíte mít obavy, že dostanete „ránu“, na to je taková ovocná baterie příliš slabá. Charakteristické mravenčení ale na jazyku určitě ucítíte.
Co se vlastně stalo po zapíchnutí obou plíšků do citronu? Elektrický proud a napětí mají na svědomí nesmírně malé elementární částice, elektrony. Pokud je jich někde nadbytek, má těleso záporný elektrický náboj. Pokud naopak chybí, má těleso náboj kladný.
Díky probíhající chemické reakci mezi kovem a ovocnou šťávou z citronu, která obsahuje kyselinu citronovou, je počet elektronů na povrchu zinkového a měděného plíšku rozdílný. Mezi plíšky, které v takovém případě označujeme jako elektrody baterie, vzniká elektrické napětí.
Důležité je, aby bylo prostředí, do kterého jsou oba plíšky ponořeny (tzv. elektrolyt), dostatečně vodivé a elektrony jím mohly snadno putovat. Proto je vhodné šťavnaté ovoce s velkým obsahem vody. Z citronu jste si vyrobili jednoduchý galvanický článek. Po přiložení jazyka k elektrodám začne jazykem protékat elektrický proud, což budete vnímat jako mírné svědění.
V případě, že jste použili zinkový a měděný plíšek, bude hodnota napětí přibližně 0,95 V. Velikost napětí závisí na kovech, ze kterých jsou elektrody vyrobeny. Pokud byste namísto zinku použili obyčejné železo (například klasický hřebík), bylo by napětí menší a blížilo by se hodnotě 0,50 V. Naopak povaha elektrolytu na velikost napětí příliš velký vliv nemá. Experiment bude fungovat s pomerančem stejně jako s citronem.
Když citrony spojí síly Existuje ještě jeden způsob, jak se přesvědčit, že baterie z citronu skutečně pracuje. Můžete s její pomocí rozsvítit červenou LED diodu, kterou zakoupíte v obchodě s elektrickými součástkami. Obyčejné, červeně svítící LED diody s čirou „hlavičkou“ slabě září již při napětí několika málo voltů.
Abyste takové napětí získali, bude nezbytné vzájemně propojit nejméně tři „citronové“ galvanické články. Ty musí být navíc zapojeny do série. To znamená, že zinkový (záporný) pól jedné baterie propojíme s měděným (kladným) pólem baterie následující.
Výsledné napětí mezi zbylými koncovými elektrodami bude odpovídat součtu napětí na jednotlivých článcích. Zcela jednoduše lze elektrody propojit pomocí drátků, které kolem nich omotáte. Pokud chcete kvalitnější spojení, je nejlepší drátky k elektrodám přiletovat.
„Nožičky“ diody spojte drátky se zbývajícími (krajními) elektrodami. Pokud nebude dioda svítit, zkuste změnit polaritu a zapojte ji obráceně. I když dioda svítí poměrně slabě, je jasné, že elektrický proud v „citronové baterii“ vzniká.
Na obdobném principu pracovaly i první galvanické články, které sestrojil na sklonku 18. století Alessandro Volta. Právě Volta tyto články pojmenoval po italském lékaři Luigi Galvanim. Ten si v roce 1789 povšimnul podivného škubání žabích stehýnek ležících na zinkovém plechu. Škubnutí se objevilo vždy, když se stehýnka dotknul kovovým nožem.
Galvani předpokládal, že neukázněnost stehýnek má na svědomí „živočišná“ elektřina. Teprve Volta však vnesl do celé věci více světla a vznik elektrické energie vysvětlil pomocí chemických reakcí.
***
Elektřina z citronu Jednoduchou úpravou tropického ovoce získáte baterii, která dokáže vyprodukovat elektrické napětí kolem jednoho voltu. Stačí do citronu, pomeranče nebo kiwi zapíchnout měděný a zinkový plíšek. Chemickou reakcí kovů s kyselou šťávou se mění počet elektronů na jednotlivých plíšcích a vzniká mezi nimi napětí. Zapojením několika kusů ovoce do série se podaří rozsvítit LED diodu.
Největší elektrické napětí z baterie získáte, pokud použijete měděnou a zinkovou elektrodu
Při zapichování elektrod dávejte pozor, aby se plíšky uvnitř citronu nedotýkaly: baterie by v takovém případě nefungovala
pomůcky několik citronů (pomerančů či kiwi) tři měděné a tři zinkové plíšky tenké drátky červená vysoce svítivá LED dioda líh nebo saponát
Elektrody zasuňte do citronu několik centimetrů hluboko
Zapojení jednotlivých „citronových“ článků do série
Svítící dioda je jednoznačným důkazem, že baterie skutečně produkuje stejnosměrný elektrický proud
O autorovi| JAN PÍŠALA, Autor je chemik a pracuje ve Hvězdárně a planetáriu Mikuláše Koperníka v Brně
