W dzisiejszym odcinku zajmiemy się praktycznymi zastosowaniami chemii. Zbudujemy
prostą baterię elektryczną. Całe doświadczenie jest proste - nie wymaga żadnej
skomplikowanej aparatury i większość rzeczy pewnie jest już w Twoim domu. Jeśli nie, to są
dość łatwe do zdobycia. Spokojnie można ten eksperyment przeprowadzić na zbiórce drużyny
starszoharcerskiej, choć pełniejsze zrozumienie zagadnienia wymaga wiedzy, którą ja
zdobyłem w liceum.
Naszym bohaterem będzie ogórek. Jest to w świecie warzyw istna osobowość. Z jednej strony
jego wszechogarniająca zieloność opiewana była w pieśniach (choć fakt, że kawałek "Ogórek
wąsaty" wykonany został przez Fasolki może nosić znamiona kumoterstwa czy nawet
korupcji). Z drugiej Poeci ubolewali nad nieszczęściem tej postaci, której to okrutne niebiosa
wzbroniły śpiewu*. Czyż to nie paradoks godny antycznych tragedii?
Ale od czego są współczesne zdobycze techniki! Jeśli dzięki nowoczesnej wiedzy o akustyce,
na rynku muzycznym zaistnieć mogą wszelkiej maści pięknolice gwiazdeczki pop, to czemu
nie może zaśpiewać i ogórek! Może, gdyż jak wspomniałem jest to iście elektryzująca
osobowość.
MATERIAŁY:
Parę kwaszonych ogórków (w doświadczeniu użyłem kwaszonych ogórków firmy "Urbanek"
z Łowicza, zakupionych w lokalnym samie).
Pozytywka z grającej pocztówki.
Około jednego metra izolowanego kabelka miedzianego o średnicy kilku milimetrów (tzw.
kabelki radiowe - do nabycia na przykład na Warszawskiej Giełdzie Elektronicznej koło
GUS-u lub na Wolumenie).
Około 20 centymetrów drutu miedzianego o średnicy nie mniejszej niż dwa milimetry, po
prostu cieńszymi trudniej operować (do nabycia jw.).
Około 20 centymetrów drutu z cyny (tego, którym się lutuje) o średnicy nie mniejszej niż dwa
milimetry, po prostu cieńszymi trudniej operować (do nabycia jw.).
Fajnie, jeśli mamy jakieś malutkie końcóweczki na kabelki - łatwiej wtedy je przykładać do
blaszek, w które wpina się baterie w pozytywce (też jw.), ale można też końce kabelków
umocować do kawałków miedzianego drutu.
Obcęgi.
WYKONANIE:
Wyciągamy kilka ogórków i układamy jeden za drugim lub w kółeczku. Miedziany i cynowy
drucik tniemy obcęgami na około pięciocentymetrowe kawałki w liczbie równej liczbie
wyciągniętych ogórków każdy. Wbijamy je w ogórasy tak, aby w każdym owocu (tak, tak - to
warzywo to owoc) tkwił w jednym końcu drucik miedziany, a drugim cynowy - mamy
elektrody. Łączymy to wszystko w następujący sposób: miedzianą elektrodę jednego ogórka
łączymy za pomocą przyciętego kabelka, z którego obu końców zdjęliśmy izolację, z cynową
elektrodą następnego ogórka, którego miedzianą elektrodę łączymy z cynową elektrodą
kolejnego... i tak do ostatniego. Ale, nie!, nie zamykamy ich w kółko - do cynowej elektrody
pierwszego i miedzianej ostatniego przymocowujemy kabelki, które doprowadzimy do
pozytywki (niech będą one dłuższe). Upewniwszy się, że pozytywka rzeczywiście działa,
wyjmujemy z niej baterie i do blaszek, w jakie była wpięta przykładamy końce drucików.
Jeśli nie działa, można spróbować przyłożyć druciki odwrotnie. Powinna zapiszczeć.
CO SIĘ STAŁO:
Z pojedynczego ogórka udało nam się zrobić ogniwo Volty. Otóż na elektrodzie cynowej
(ujemnej) zachodzi reakcja, w której powstają elektrony (ładunki ujemne) i dodatni jon cyny,
który przechodzi do roztworu w ogórku, gdzie „łapie" go kwas z jego trzewi. Na elektrodzie
miedzianej (dodatniej) jony hydroniowe (w szkole znane jako jony wodorowe H+),
pochodzące z „rozpadu" (dysocjacji) cząstek kwasu, łączą się z elektronami z elektrody
miedzianej tworząc wodór, czyli „zabierają" od miedzi elektrony. Różne ładunki powstałe na
elektrodach dają różnicę potencjałów, czyli napięcie (to te „wolty" podawane na etykietach
baterii). W ogniwie Volty używa się najczęściej kwasu siarkowego (IV), a w naszym ogniwie
ogórkowym (proponuję nazwę „ogniwo Gałczyńskiego") są dużo słabsze kwasy organiczne
(na pewno są słabsze, bo nasze ogniwo można zjeść nie parząc sobie języka!) i dlatego
wytwarza ono dość małe napięcie. Napięcia ogniw można sumować, składając je jedno za
drugim (szeregowo) - w ten sposób skonstruowaliśmy kwaszoną baterię. Robi się tak również
w akumulatorze samochodowym. Używa się w nim sześciu 2,1-woltowych ogniw
ołowiowych połączonych szeregowo, co daje te 12,6 V, o których wszyscy słyszeliśmy. Ale
mimo tego, uzyskane przez nas napięcie jest bardzo małe, więc ledwo wystarcza na
wyduszenie dźwięku z pobierającej mało prądu pozytywki. Mała żaróweczka to już za dużo,
jak na baterię Gałczyńskiego.
Kluczem całego procesu jest kwaśność ogórka. Kwaśność ta nie pochodzi od ogórków jako
takich, tylko jest efektem ubocznym procesu beztlenowego oddychania bakterii, jakie
dobierają się do ogórasów, gdy zamykamy je w szczelnych beczkach z zalewą. Głównym
produktem ich oddychania jest kwas mlekowy, stąd proces ten nosi nazwę fermentacji
mlekowej.
MOŻLIWE MODYFIKACJE
Ja, używając czterech piętnastocentymetrowych ogórków kwaszonych, uzyskałem ledwie
słyszalny pisk (ale zadziałało!). Jeśli chcemy mieć lepsze efekty można zestawić więcej
ogórków. Można też spróbować zastąpić cynę (Sn) cynkiem (Zn), ale ja takiego nie miałem.
Od drucików pewnie lepsze byłyby blaszki, jako że mają większą powierzchnię, na której
zachodzi reakcja chemiczna.
Jeśli mamy taką możliwość, to za pomocą woltomierza można zmierzyć napięcia wytwarzane
przez „baterię Gałczyńskiego" i na przykład zobaczyć, jak się zmienia napięcie w zależności
od liczby ogórasów. Multimetry, w skład których wchodzi i woltomierz, kosztują od około
trzydziestu złotych wzwyż na giełdach elektronicznych.
Eksperyment ten zadaje kłam twierdzeniu „tylko w dżemie siła drzemie". W ogórku też
drzemie siła - siła elektromotoryczna (SEM)!
*- dla nieświadomych, chodzi oczywiście o wiersz „Dlaczego ogórek nie śpiewa"
Konstantego Ildefonsa Gałczyńskiego.
***
Pisząc ten artykuł korzystałem z pomysłu znalezionego na stronie:http://www.uwm.edu.pl/kchem/dosw/ogorki/ogorki.html w serwisie Uniwersytetu
Warmińsko-Mazurskiego
pwd Piotr Bentkowski HO - instruktor Szczepu "Pomarańczarnia", student biologii i fizyki na
UW. Zdaniem swojego taty: "Stary chłop co ma głupie pomysły"