3.8 Je možno svítit citrónem? kniha

Do citronu zapíchnu měděný drát a železný hřebík a zapojím tyto vodiče na citlivý voltmetr. Jaké napětí zhruba naměřím?

a)  0,5 V (železo je +)
b)  0,5 V (železo je )
c)  5 V (železo je +)
d)  5 V (železo je )

Výsledek

b) 0,5 V (železo je )

Řešení

fig/citron2.gif Podle řady napětí kovů je měď ušlechtilejší kov (má kladnější standardní redukční potenciál), takže se nabije kladně, zatímco železo záporně. V úvahu připadají tedy odpovědi b) a d). Napětí 5 V je ale příliš – běžné standardní redukční potenciály jsou do jednoho či dvou voltů (běžné alkalické články mají 1.5 V), pouze v případě velmi reaktivních látek (Li, F2) více. Správná odpověď je musí tedy být 0,5 V.

Ve skutečném experimentu se naměří napětí v rozsahu asi 0,4 až 0,6 V. Napětí se časem mění, jak se mění koncentrace iontů v citronu a elektrody se polarizují. Na anodě se rozpouští železo podle reakce

displaymath

zatímco na katodě se redukují organické látky, případně může reagovat vzdušný kyslík podle rovnice

displaymath

Odhad napětí podle výše uvedených rovnic by byl 0,8 V, vzhledem k reakcím organických látek na katodě naměříme méně. Vyšší napětí se docílí použitím zinku místo železa. Po spojení dvou nebo tří takových "vodíkových baterií" za sebou lze rozsvítit LED diodu.