ZITRONEN-BATTERIE

In diesem einfachen physikalischen Versuch kann man selber ein galvanisches Element bauen.

Es wird dazu lediglich ein Stück Blech aus einem edlen und einem unedlen Metall benötigt und ein Stück Obst.
Bei einer galvanische Zelle bzw. einem galvanisches Element wird chemische in elektrische Energie umgewandelt.

Was wird gebraucht?

  • Zum Bsp eine Zitrone, ein Apfel oder sonst eine Frucht
  • Zinkblech (kleine Fläche) oder ein Zinkdraht oder ein Zinknagel
  • Kupferblech (kleine Fläche) oder Kupferdraht
  • mindestens zwei Drähte mit Krokodilklemmen
  • Spannungsmessgerät oder ein Verbraucher in Form einer Uhr bzw. ein Birnchen, das sich mit wenig Strom betreiben lässt. Eine LED ist ungeeignet für diesen verscuh da diese mehr Spannung benötigen.

Was ist zu tun?

Für diesen physikalischen Versuch stecke ich einen … Danach wird in jede Zitrone ein Kupfer- und ein Zinkelement gesteckt und diese über die Drähte verbunden.

Hat man keinen Draht mit Krokodilklemmen zur Hand, kann man auch einfachen Draht nehmen, an dessen Enden man jedoch die isolierende Schicht entfernen muss.

Danach kann man mit dem Spannungsmessgerät zwischen den beiden Blechen eine Spannung von ca. 0,5 V abgreifen und einen Strom von ca. 0,1 mA messen.

Wenn ich mehrere Zitronen in Serie (also hintereinander) anschliesse erhalte ich wie wenn ich mehrere Batterien oder Akkus in Serie (hintereinander anschliesse) mehr Spannung (Volt), nicht aber mehr Kapazität (mA).

Was ist geschehen?

Eine Zitrone enthält wie auch andere Obst- und Gemüsesorten Ionen. Das sind  Atome, die elektrisch geladen sind. Hat ein solches Atom zu viele Elektronen, ist es negativ geladen. Besitzt es zu wenig Elektronen, ist es positiv geladen.

Ionen sind immer bestrebt, entweder die ihnen fehlenden Elektronen aufzunehmen oder, das was sie an Elektronen zuviel haben, abzugeben.

  • Das Zink ist bestrebt Elektronen abzugeben, während die Ionen im Zitronensaft Elektronen aufnehmen.
  • Am Kupferblech lagern sich positiv geladene Ionen aus dem Zitronensaft an. Sie nehmen Elektronen von den Kupferatomen auf.

Das Zink- bzw. Kupferelement werden die Elektroden genannt. Damit es zum Austausch von Elektronen kommt, braucht es also folgendes:

  • einen Pluspol (das Kupfer), das Elektronen aufnimmt
  • einen Minuspol (das Zink), das Elektronen abgibt
  • einen Leiter (der Draht), durch die Elektronen vom Zink zum Kupfer wandern können
  • und einen Elektrolyt (der Zitronensaft), in dem die Ionen gelöst sind.

Die Reaktion kommt zum Stillstand, wenn entweder keine Ionen mehr vorhanden sind bzw. deren Konzentration zu niedrig wird oder wenn die Bleche mit Fremdatomen überzogen sind.

Die ersten bekannten Experimente zur Umwandlung von chemischer in elektrische Energie machten die italienischen Physiker Luigi Galvani (1737-1798) und Alessandro Volta (1745-1827). Für das erste galvanische Element verwendete Volta 1794 ebenfalls Kupfer- und Zinkelektroden sowie eine verdünnte Säure als Elektrolyt.

Achtung: Nach dem Experimentieren ist das Obst nicht mehr zum Verzehr geeignet, da es Metallionen enthält.

Dieser Artikel ist geplant für den Monat Oktober 2017.