|
Как объяснить это явление? Чем отличается контакт двух металлов от контакта металла и раствора? На этот счет имеется несколько версий. Можно сказать, например, что электроны, перешедшие через границу двух металлов, притягиваются к оставшимся «на родине» положительным зарядам, и это не позволяет им отойти далеко от границы раздела. Ионы ОН-, окруженные молекулами воды, слабо взаимодействуют друг с другом. Они свободно перемещаются (диффундируют) во все стороны, но те из них, что случайно оказываются возле цинковой пластинки, вступают в реакцию окисления цинка н выбывают из игры. Предлагая такое объяснение, говорят, что наличие тока в цепи объясняется наличием в растворе (электролите) переносчиков заряда — ионов. Согласно второй версии основными виновниками считаются атомы водорода. В реакции Zn+++20H--*Zn04-+ Н20+2е каждая молекула ОН" разделяется на ионы 0~ и Ht, Ион О— вступает в реакцию с ионами 2П++, образуя молекулу ZnO. Иои Н+ в составе молекулы воды путешествует к ндатиыовой аластннке, т.е. служит пере-аостгвш аможихелыюго заряда, и участвует там в ре-«тиы HsOi^e—"Й-т-ОН-. Тавое «водородное* ©бъяене-*»е имеет свои преимущества. И все же более соответствует природе вещей, хотя и менее наглядно, следующее объяснение. В реакции, проходящей на границе цинк — металл, образуется новое вещество — окись цинка. Цимк окисляется или попросту сгорает. Поскольку средняя потенциальная энергия ионов Zn++ в металле больше, чем в окиси, в ходе реакции выделяется энергия. Зга избыточная энергия позволяет совершить работу, связанную с ярохождением тока в замкнутой иедн. Система, состоящая из банки со щелочью, цинковой и ллатийовой лластишж, представляет собой маленькую тепловую электростанцию. Да, да, тепловую — мы не оговорились. В этой системе, называемой, к слову сказать, гальваническим элементом, ироисходит процесс сжигания щшка. В результате выделяется тепловая анергия (тепло — это движение частиц). Только в вашем случае эта энергия проявляется не в форме беспорядочного донжемия молекул, а в форме упорядоченного движения электронов в металле и переносчиков в растворе. Благодаря упорядоченности качество энергии оказывается выше. Гальванический элемент обладает многими существенными достоинствами. Поскольку химическая энергия топлива (цинка) превращается в нем непосредственно в энергию электрическую, минуя промежуточные стадии, кпд таких элементов равняется 60%, а у лучших образцов доходит до 80%, в то время как у настоящих тепловых электростанций кпд не бывает выше 30%. Но вот беда! Если вместо медного проводника включить, скажем, электрическую лампочку, она загорится, но — увы! — перестанет гореть через несколько минут. Виноват во всем водород. Пузырьки водорода покрывают платиновую пластинку сплошным слоем и изолируют ее от раствора. Такое явление называется поляризацией. Наша конструкция гальванического элемента требует усовершенствования. — 90 —
|