A galvánelemek
 

Készítette:
Albert Attila
Fazekas Mihály Fõvárosi Gyakorló Általános Iskola és Gimnázium
Albert Viktor
ELTE Radnóti Miklós Gyakorlóiskola


 



 

 
Alessandro Volta
 
Luigi Galvani

        A 18. század végén és a 19. század elején egyre nagyobb lett az érdeklõdés az állati elektromosság iránt. Ezt elõször az elektromos rájáknál és egyes angolnafajoknál figyelték meg. Az 1700-as évek második felében Luigi Galvani a bolognai egyetem anatómiaprofesszora békacombbal végzett kísérle00 teket. Galvani kísérleteinek tapasztalatai alapján állította elõ Alessandro Volta a paviai egyetem fizikaprofesszora az elsõ galvánelemet, a róla elnevezett volta oszlopot Ezek a kísérletek igazolták, hogy két fém megfelelõ közegben elektromos áramot indukál.

        Galvánelemet mi is egyszerûen összeálíthatunk, ha két különbözõ fémet saját ionjait tartalmazó elektrolitoldatba merítünk, a két elektrolitot sóhíddal, a két fémet pedig azonos minõségû fémes vezetõvel kapcsolunk össze.
Ennek legismertebb példája a Daniell-elem, amelyben rézlemez merül réz(II)-szulfát-oldatba és cinklemez merül cink-szulfát-oldatba. Ez a Daniell-elem két elektródja.
 

A Daniell-elemben térben elválasztott redoxireakció folyik. A cinkelektródon oxidáció, a rézelektródon redukció történik:

Zn = Zn2+ + 2e   (oxidáció)
Cu2+ + 2e- = Cu    (redukció)
        A cinkelektród a Daniell-elem anódja, a rézelektród pedig a katódja. A cinklemezen felgyülemlõ elektronok csak külsõ vezetõn juthatnak át a rézlemezre, ez hozza létre az elektromos áramot. A cinkelektród az elem negatív, a rézelektród pedig a pozitív pólusaként viselkedik.

        A galvánelemek egyszerû jelölésére a celladiagramokat használjuk.
A galvánelemek munkavégzõ képességét az elektromotoros erõ jellemzi. Az elektromotoros erõ a két elektród elektródpotenciáljának a különbsége. Adott elektród elektródpotenciálja az elektród anyagi minõségének, az elektrolit koncentrációjának és a hõmérsékletnek a függvénye (gázelektródok esetében  nyomásfüggõ is). Ezek összefüggéseit Nernst foglalta össze (Nernst-egyenlet).
Az egyszerûség kedvéért az elektródpotenciálok helyett az elektródok standardpotenciál értékeit használjuk.Ezek meghatározása úgy történik, hogy a vizsgált standard elektródot összekötjük a standard hidrogénelektróddal és megmérjük az így kapott galvánelem elektromotoros erejét.
 

        A mindennapi életben számos területen használunk galvánelemeket. Ezek  legegyszerûbb képviselõi a ceruzaelem és a különbözõ gombelemek. Több egyszerû elem sorba kapcsolásával jönnek létre a telepek. Ilyen például a lapos zsebtelep. A gépkocsikban, mobil telefonokban, videókamerákban stb. egyre gyakrabban használjuk az akkumulátorokat, amelyek legismertebb képviselõje a kénsavas ólomakkumulátor.
 
 

ELTE KTCS, Kémiatanárok továbbképzése 1999. január