О.Ольгін. Досліди без вибухів
Наша сеть партнеров Banwar
Уявіть, що сталося таке: ви взялися за електрохімічний досвід, зібрали ланцюг - а батарейка раптом "села", і запасний батарейки немає. Як бути? Але це ще півбіди. Набагато гірше, коли кишеньковий ліхтарик гасне темним ввечері, та ще в лісі. І як прикро, якщо батарейки транзисторного приймача відмовляють якраз в ту хвилину, коли по радіо передають вашу улюблену пісню, або під час трансляції футбольного матчу. Але що вже тут поробиш ...
А тим часом хочу щось придумати можна. Якщо запасний батарейки немає, не поспішайте викидати стару, а спробуйте її "оживити".
Багато сучасних батарейки - "Крона", "Марс", "Сатурн", КБС і інші - складаються з елементів марганцево-цинкової системи. При роботі анод цих батарейок - цинковий стаканчик - поступово, але дуже повільно, розчиняється, а позитивний електрод - діоксид марганцю МnО2, відновлюється до метагидроксид марганцю (його формулу можна представити як МnООН). Він поступово покриває зерна оксиду, проникає вглиб зерен і закриває доступ електроліту. Ще й половина діоксиду марганцю не використано, а елемент вже перестає працювати; цинку же на той час залишається ще більше, до чотирьох п'ятих! Словом, майже придатну батарейку доводиться викидати.
Але якщо зняти "шкаралупу" МnООН, то електроліт знову зможе надходити до зерен і батарейка оживе. Тільки як її зняти? Найпростіший спосіб: постукати по батарейці як слід молотком або каменем. Тоді зерна всередині елементів розколються, і електроліт знову зможе в них пронікнуть.Етот спосіб поганенько хороший, але в лісі, мабуть, кращого годі й шукати ...
Якщо ж батарейка відмовила будинку, то активувати діоксид марганцю можна набагато ефективніше. У цинковій стаканчику батарейки пробийте цвяхом отвір і опустіть батарейку в воду. Електроліт в елементі не рідким (це було б незручно), а загущений. Він розмокає у воді, розріджується, і йому легше проникнути до зерен діоксиду марганцю. Цей нехитрий прийом дозволяє збільшити термін служби батарейки майже на третину. Але його можна забезпечити високий ступінь спрощення.
Заливати батарейку водою зовсім необов'язково. Досить тільки пробити отвір в цинковій стаканчику. Оксид марганцю в елементі змішаний з графітовим порошком - це потрібно для того, щоб збільшити електропровідність. Як тільки повітря почне надходити всередину, графіт буде поглинати кисень, і поряд з діоксидом марганцю з'явиться ще один позитивний електрод - так званий повітряний, на якому кисень відновлюється. Словом, простий цвях перетворює марганцево-цинковий елемент в повітряно-цинковий!
Справедливості заради скажемо, що після такої процедури батарейка буде розряджатися малим струмом - такі вже властивості саморобного повітряно-цинкового елемента. Зате служити буде дуже довго.
І останнє: зробимо так, що стара батарейка стане майже зовсім як нова. Для цього батарейку треба зарядити електричним струмом, т. Е. Бути з нею так само, як з акумулятором. Реакція, що йде в батарейці, оборотна, і МnООН може знову перетворитися в МnO2.
Зауважте, що заряджати можна не всі батарейки, а тільки ті, в яких не засохла паста і корпус не пошкоджений. І заряджати треба не звичайним постійним струмом, як заряджають акумулятори. В цьому випадку цинк стане осідати на корпусі батарейки у вигляді розгалужених ниток - дендритів, і дуже скоро це призведе до того, що станеться коротке замикання і батарейка вийде з ладу. Заряджати її треба так званим асиметричним струмом. Щоб отримати його, треба випрямляти змінний струм не повністю, наприклад: включити в ланцюг діод-випрямляч і паралельно йому - опір (близько 50 Ом). Напруга джерела повинно бути близько 12 В, тому використовувати струм безпосередньо від мережі не можна, потрібен понижуючий трансформатор.
Марганцево-цинкові елементи можна заряджати до трьох разів, їх ємність при цьому падає зовсім незначно. А маленькі, так звані ґудзикові елементи (в них використана ртутно-цинкова система) можна заряджати до десяти разів. Але пробивати їх цвяхом або стукати по них молотком немає сенсу - в цих елементах після розряду практично не залишається активних речовин.
ДЖЕРЕЛА СТРУМУ з підручних матеріалів
Щоб оживити стару батарейку, дійсно потрібно спритність рук. Але в ще більшому ступені вона буде вам потрібна, якщо ви вирішите виготовити саморобний джерело струму. Він може стати в нагоді для різних електрохімічних дослідів, наприклад з анодуванням алюмінію або з никелированием.
Є безліч хімічних джерел струму, але, мабуть, найпростіший у виготовленні - елемент Грені. Для нього потрібні дві пластинки - цинкова і вугільна такого розміру, щоб вони входили в скляну банку. Підберіть до неї поліетиленову кришку, проколіть її в двох місцях шилом і пропустіть в отвори зволікання. На цих зволікання підвісьте пластинки-електроди так, щоб вони не торкалися одне одного.
Електролітом служитиме водний розчин, що містить 16% сірчаної кислоти і 12% дихромата калію (хромпика). Коли ви будете готувати розчин, лийте, як завжди, кислоту в воду і будьте дуже обережні.
Електроліт акуратно перелийте в банку; розчин повинен закривати пластинки приблизно на три чверті. Банку щільно закрийте заготовленої кришкою з проводами і електродами. У той момент, коли електроди, стикнуться з електролітом, виникне електричний потенціал. Якщо ланцюг замкнути, по ній піде електричний струм. Це легко перевірити, приєднавши до тяганини вольтметр: він покаже напругу близько 2 В. Однак сила струму не дуже велика, від елемента не буде навіть працювати лампочка для кишенькового ліхтаря. Але якщо ви створите не один, а два або три елементи Грені і з'єднайте їх послідовно-цинкову пластину з вугільної, то лампочка буде горіти. А для досвіду з никелированием досить і одного елемента Грені.
Хоча елемент Грені працює надійно, у нього є як мінімум два недоліки: по-перше, незручно мати справу з рідким електролітом, та до того ж містить сірчану кислоту, по-друге, не завжди є під рукою цинкові і вугільні пластинки. Тому займемося і іншими саморобними джерелами струму. Нехай вони і поступаються рідинним елементам, зате не буде проблем з матеріалами.
Чай і сигарети часто загортають у фольгу, у якій одна сторона "срібна", а інша - паперова. У магазинах "Юний технік" продають мідну фольгу. І ту і іншу наріжте на квадрати приблизно 5 х 5 см і кладіть одну на іншу упереміж так, щоб мідь лягала на "срібло". Самий нижній шар повинен бути паперовим, самий верхній - мідним. У вас вийшла батарея елементів; чим вище стопка, т. е. чим більше елементів, тим вище і напруга.
З мідної фольги виріжте смужки - струмовідводи, прикладіть їх до стопці зверху і знизу і обмотайте ізоляційною стрічкою, а потім занурте батарейку в електроліт - розчин кухонної солі. Щоб переконатися в тому, що батарейка почала працювати, піднесіть до її полюсів, як ви це вже робили раніше, смужку фільтрувального паперу, змоченою розчином фенолфталеїну. У негативного полюса розчин почервоніє. Напруга у такий батарейки може досягати декількох вольт, але струм, на жаль, слабенький.
Для інших джерел струму найпростіше буде скористатися готовими вже матеріалами зі старих, що відслужили своє батарейок. Розламайте батарейки та зніміть з них активну масу оксиду марганцю, якій обмазані електроди, графітові стрижні і засохлу пасту (загущений електроліт) - соскребите його і покладіть для набухання і воду. Оксид марганцю розітріть в порошок і змішайте з декількома краплями фотоклея або розчину желатини. Цією сумішшю змастити графітовий стрижень або ж грифель простого олівця, залишивши зверху вільну ділянку для кріплення контакту. Коли суміш висохне, обмотайте стрижень "срібної" папером в кілька шарів, "сріблом" назовні, і обв'яжіть ниткою. Один проводок щільно обмотайте навколо стрижня, інший - навколо "срібної" паперу і приклейте його липкою внеском. Обмотайте елемент ізоляційною стрічкою - він готовий до роботи.
Більш досконалі елементи виходять, якщо активну масу і пасту зволожувати розчином хлориду амонію (24 г на 100 мл дистильованої води; корисно додати 1 г хлориду кальцію). Якщо цей розчин нагріти з крохмальним молоком, то вийде електроліт у вигляді пасти.
Візьміть поліетиленову пробку від пляшки, проколіть в дні отвір і пропустіть через нього зволікання. У пробку покладіть гурток з оцинкованого заліза, він повинен бути притиснутий до зволіканні-струмовідводу. З фільтрувального паперу виріжте кружок по внутрішньому діаметру пробки, просочіть його електролітом, змастіть пастою і вкладіть в пробку. Зверху покладіть розмочену активну масу з діоксидом марганцю зі старої батарейки і притисніть гуртком, вирізаним з графітового стержня - він буде служити другим токоотводом. З таких "пробкових" елементів теж можна скласти батарею, що дає напругу в кілька вольт.
Пластмасову пробку можна замінити залізної з олов'яним покриттям - від пляшки з лимонадом або мінеральною водою. Природно, цинк в цьому випадку вже не потрібен, так само як не потрібно пробивати отвір в пробці-вона сама по собі електропровідності, але олов'яний елемент дає невисока напруга.
Ще більш досконалий елемент - у вигляді стаканчика з алюмінієвої фольги. Стаканчик можна виготовити за допомогою короткого (3-4 см) відрізка пластмасового шланга. Всередину вкладіть листок фольги свідомо більшої висоти, притисніть до стінок, а з "зайвого" матеріалу зробіть денце і вирівняйте його круглим стержнем, наприклад зворотною стороною кулькової ручки. Алюмінієвий стаканчик цілком замінить цинковий.
Картонний кружок покладіть на дно і змастіть стаканчик зсередини загущених електролітом зі старої батарейки або саморобним. Шар не повинен перевищувати 1 мм. Мішечок з легкої тканини наповніть зволоженою масою МnO2, ущільните, злегка натискаючи тим же круглим стержнем, додайте доверху масу і втисніть графітовий стрижень (або грифель олівця). Ще раз злегка ущільните масу, прикрийте по можливості мішечок і надіньте на стрижень другий картонний кружок з отвором посередині - він не дасть електроду нахилятися. Запаліть свічку і накапати на цю шайбу, а потім на денце елемента - парафін для ізоляції.
Такий елемент дає напругу близько 1 В, але струм його більше, ніж у елемента з пробок. Два-три "стаканчика" дають можливість слухати транзисторний приймач через навушники.
назад || зміст || Читати далі >>>>
Читальна зала кунсткамери: що тут є?
Тільки як її зняти?