Voltain sellan perusrakenne ja toiminta
Yksinkertainen voltaanisolu valmistetaan upottamalla yksi sinkipala ja yksi kuparipala veden kevyesti suolaiseen sulasavyyn. Kuten kuvassa näkyy, jos kuparilevyn ja sinkilevyn yhdistetään ulkoisesti sähköiseen kuormaan, sähkövirta alkaa virtua kuparilevystä sinkilevylle kautta kuorman. Tämä tarkoittaa, että on olemassa jokin sähköinen potentiaaliero kuparilevyn ja sinkilevyn välillä. Koska virta virtaa kuparista sinkiin, on itsestään selvää, että kuparilevy saa positiivisen latauksen ja sinkilevy negatiivisen latauksen.
Voltaanisolen toiminta
Voltaanisolen toiminnan periaate perustuu siihen, että kun kaksi erilaista metallia upotetaan elektroliittiseen liuokseen, reaktiivisempi metalli hajoaa liuokseen positiivisina metallioniina, jättäen elektronit metallilevylle. Tämä ilmiö tekee reaktiivisemmasta metallilevystä negatiivisesti ladattuna.
Vähemmän reaktiivinen metalli vetää elektroliitin positiiviset ionit, ja näin nämä positiiviset ionit kerääntyvät levylle, mikä tekee levystä positiivisesti ladattuna. Tässä tapauksessa yksinkertaisessa voltaanisolu sinki menee sulasavyyn positiivisina ionina ja reagoi negatiivisten SO4 − − -ionien kanssa muodostaen sinkisulfaatin (ZnSO4). Koska kupari on vähemmän reaktiivinen metalli, sulasavyyn positiiviset vetyioniinilahjoilla on taipumus kerätyttää kuparilevylle. Kun enemmän sinkiioniita menee liuokseen, enemmän elektroneja jää sinkilevylle. Nämä elektronit kulkevat sitten ulkoisessa johtimessa, joka on yhdistetty sinki- ja kuparilevyn välillä.
Kun nämä elektronit saavuttavat kuparilevyn, ne yhdistyvät levylle kerätyt vetyatomit ja muodostavat neutraaleja vetyatomeja. Nämä atomit yhdistyvät parittain muodostaen vetykaasun molekyylejä, ja kaasu nousee kuparilevyn reunustamana vetykuplien muodossa. Voltaanisolen sisällä tapahtuva kemiallinen toiminta on seuraava,
Kuitenkin tämä toiminta loppuu, kun sinkin ja kevyesti suolaisen sulasavyyn välillä oleva kosketuspotentiaali saavuttaa arvon 0.62 voltti. Voltaanisolen toiminnassa sinkilevy on alemmassa potentiaalissa sen viereen olevan liuoksen suhteen, kuten alla olevassa kuvassa näkyy.
Samoin, kun kuparilevyn asetetaan yhteyteen elektroliittiin, niin liuoksen positiiviset vetyioniinit ovat taipuvaisia kerätyttää sille, kunnes sen potentiaali nousee lähes 0.46 V yläpuolelle verrattuna liuokseen. Siksi sähköinen potentiaaliero, joka muodostuu voltaanisolussa, on 0.62 − (− 0.46) = 1.08 volttia.
Yksinkertaisessa voltaanisolu on pääasiassa kaksi puutetta, jotka tunnetaan nimellä polarisaatio ja paikallinen toiminta.
Voltaanisolen polarisaatio
On havaittu, että tässä solussa virta vähenee asteittain ja jonkin ajan kuluttua sen toiminnasta virta voi lopulta loppua kokonaan. Tämä virtan väheneminen johtuu vetykerroskunnan muodostumisesta kuparilevylle. Vaikka vetykin tulee solusta kuplien muodossa, silti levyn pinnalle muodostuu ohut vetykerros. Tämä kerros toimii sähköisenä eristeenä, mikä lisää solun sisäistä vastusta. Tämän eristekerroksen vuoksi lisää vetyioniita ei pysty saamaan elektroneita kuparilevyltä ja kerätyttää ionimuodossa. Tämä positiivisten vetyioniiden kerros kuparilevyn pinnalla harhaa muita vetyioniita, jotka lähestyvät kuparilevyn pinta. Siksi virta vähenee. Tätä ilmiötä kutsutaan polarisaatioksi.
Voltaanisolen paikallinen toiminta
On havaittu, että vaikka voltaanisolu ei myöskään tarjoa mitään virtaa, sinki jatkaa jatkuvasti liuoksen hajoamista. Tämä johtuu siitä, että kaupallisessa sinkissä on pieniä jästearvojen, kuten raudan ja lyijyn, jälkiä, jotka muodostavat pientä paikallisia soluja, jotka on lyhennetty sinkin pääomassa. Nämä paraasitillisien solujen toimintaa ei voida kontrolloida, joten on jotakin sinkin tuhlausta. Tätä ilmiötä kutsutaan paikalliseksi toiminnaksi.
Lause: Kunnioita alkuperäistä, hyviä artikkeleita on jaettava, jos on loukkaus, ota yhteyttä poistaaksesi.
