Химические опыты

Источники тока из подручных средств

Чтобы оживить старую батарейку, действительно требуется ловкость рук. Но. в еще большей степени она будет вам нужна, если вы решите изготовить самодельный источник тока. Он может пригодиться для различных электрохимических опытов, например с анодированием алюминия или с никелированием.

Есть множество химических источников тока, но, пожалуй, самый простой в изготовлении — элемент Грене. Для него нужны две пластинки — цинковая и угольная такого размера, чтобы они входили в стек лянную банку. Подберите к ней полиэтиленовую крышку, проколите ее в двух местах шилом и пропустите в отверстия проволочки. На этих проволочках подвесьте пластинки-электроды так, чтобы они не касались друг друга.

Электролитом будет служить водный раствор, содержащий 16% серной кислоты и 12% бихромата калия (хромпика). Когда вы будете готовить раствор, лейте, как всегда, кислоту в воду и будьте очень осторожны.

Электролит аккуратно перелейте в банку; раствор должен закрывать пластинки примерно на три четверти. Банку плотно закройте заготовленной крышкой с проводами и электродами. В тот момент, когда электроды, соприкоснутся с электролитом, возникнет электрический потенциал. Если цепь замкнуть, по ней пойдет электрический ток. Это легко проверить, подсоединив к проволочкам вольтметр: он покажет напряжение около 2 В. Однако сила тока не слишком велика, от элемента не будет даже работать лампочка для карманного фонаря. Но если вы изготовите не один, а два или три элемента Грене и соедините их последовательно—цинковую пластину с угольной, то лампочка будет гореть. А для опыта с никелированием достаточно и одного элемента Грене.

Хотя элемент Грене работает надежно, у него есть как минимум два недостатка: во-первых, неудобно иметь дело с жидким электролитом, да к тому же содержащим серную кислоту, во-вторых, не всегда есть под рукой цинковые и угольные пластинки. Поэтому займемся и другими самодельными источниками тока. Пусть они и уступают жидкостным элементам, зато не будет проблем с материалами.

Чай и сигареты часто заворачивают в фольгу, у которой одна сторона «серебряная», а другая — бумажная. В магазинах «Юный техник» продают медную фольгу. И ту и другую нарежьте на квадраты примерно 5х5 см и кладите одну на другую вперемежку так, чтобы медь ложилась на «серебро». Самый нижний слой должен быть бумажным, самый верхний — медным. У вас получилась батарея элементов; чем выше стопка, т. е. чем больше элементов, тем выше и напряжение.

Из медной фольги вырежьте полоски — токоотводы, приложите их к стопке сверху и снизу и обмотайте изоляционной лентой, а потом погрузите батарейку в электролит—раствор поваренной соли. Чтобы убедиться в том, что батарейка начала работать, поднесите к ее полюсам, как вы это уже делали прежде, полоску фильтровальной бумаги, смоченной раствором фенолфталеина. У отрицательного полюса раствор покраснеет. Напряжение у такой батарейки может достигать нескольких вольт, но ток, к сожалению, слабоват.

Для других источников тока проще всего будет воспользоваться готовыми уже материалами из старых, отслуживших свое батареек. Разломайте батарейки и извлеките из них активную массу оксида марганца, которой обмазаны электроды, графитовые стержни и засохшую пасту (загущенный электролит) — соскребите его и положите для набухания и воду. Оксид марганца разотрите в порошок и смешайте с несколькими каплями фотоклея или раствора желатины. Этой смесью обмажьте графитовый стержень или же грифель простого карандаша, оставив сверху свободный участок для крепления контакта. Когда смесь высохнет, обмотайте стержень «серебряной» бумагой в несколько слоев, «серебром» наружу, и обвяжите ниткой. Один проводок плотно обмотайте вокруг стержня, другой — вокруг «серебряной» бумаги и приклейте его липкой лептой. Обмотайте элемент изоляционной лентой — он готов к работе.

Более совершенные элементы получаются, если активную массу и пасту увлажнять раствором хлорида аммония ( 24 г на 100 мл дистиллированной воды; полезно добавить 1 г хлорида кальция). Если этот раствор нагреть с крахмальным молоком, то получится электролит в виде пасты.

Возьмите полиэтиленовую пробку от бутылки, проколите в дне отверстие и пропустите через него проволочку. В пробку положите кружок из оцинкованного железа, он должен быть прижат к проволочке-токоотводу. Из фильтровальной бумаги вырежьте кружок по внутреннему диаметру пробки, пропитайте его электролитом, смажьте пастой и вложите в пробку. Сверху положите размоченную активную массу с оксидом марганца из старой батарейки и прижмите кружком, вырезанным из графитового стержня — он будет служить вторым токоотводом. Из таких «пробочных» элементов тоже можно составить батарею, дающую напряжение в несколько вольт.

Пластмассовую пробку можно заменить железной с оловянным покрытием — от бутылки с лимонадом или минеральной водой. Естественно, цинк в этом случае уже не нужен, равно как не нужно пробивать отверстие в пробке—она сама по себе электропроводна, но оловянный элемент дает невысокое напряжение.

Еще более совершенный элемент — в виде стаканчика из алюминиевой фольги. Стаканчик можно изготовить с помощью короткого (3—4 см) отрезка пластмассового шланга. Внутрь вложите листок фольги заведомо большей высоты, прижмите к стенкам, а из «лишнего» материала сделайте донышко и распрямите его круглым стержнем, например обратной стороной шариковой ручки. Алюминиевый стаканчик вполне заменит цинковый.

Картонный кружок положите на дно и смажьте стаканчик изнутри загущенным электролитом из старой батарейки или самодельным. Слой не должен превышать 1 мм . Мешочек из легкой ткани наполните увлажненной массой МnO₂, уплотните, слегка надавливая тем же круглым стержнем, добавьте доверху массу и вдавите графитовый стержень (или грифель карандаша). Еще раз слегка уплотните массу, прикройте по возможности мешочек и наденьте на стержень второй картонный кружок с отверстием посередине—он не даст электроду наклоняться. Зажгите свечу и накапайте на эту шайбу, а потом на донышко элемента парафин для изоляции.

Такой элемент дает напряжение около 1 В, ноток его больше, чем у элемента из пробок. Два-три «стаканчика» дают возможность слушать транзисторный приемник через наушники.

О. Ольгин. "Опыты без взрывов" М., "Химия", 1986

Список тем