Kimyasal yolla elektrik nasıl elde edilir? Elektrik akımı nedir? Basit elektrik pili, kuru pil ve akümülatörlerin yapısı hakkında bilgi.
Limon Pili
Elektrik Akımı Nedir?
Elektrik akımı elektron denilen küçük taneciklerin taşıdığı elektriğin akışıdır. Her elektron aynı miktarda negatif yüke ya da elektrik «paket» ine sahiptir. Normal olarak elektronlar atomların dış kısımlarını meydana getirir. Bakır gibi iyi bir iletkende elektronların bazıları bakır atomlarına gevşek olarak bağlıdır. Herhangi bir şekilde elektronlarının sayısı eksilmiş olan bir atom, başka atomlardan elektronları çeker. Bir telin iki ucu arasına bir elektrik «basıncı» ya da «gerilim» uygulanırsa tel boyunca atomdan atoma sıçrayan elektronlar sürekli bir akış meydana getirir. Telin bir ucundaki atomlarda elektron eksikliği (bu atomlar pozitif yüklü olur) ve öteki ucundakilerde de elektron fazlalığı (bunlar da negatif yüklü olur) sağlamakla böyle bir «gerilim» meydana getirilir
Elektrik Akımı Depo Edilemez
Fabrikalarda ve evlerde kullanılan elektrik, santrellerdeki üreteçlerden kablolarla gelir. Ama elektrik akımı su gibi depo edilemez (çünkü akım elektronların, bir telin iki ucu arasına bir «gerilim» uygulandığı sıradaki hareketidir) ve örneğin el feneri gibi şeyler için elektrik elde etmek düşüncesiyle beraberimizde bir benzin motorunun çevirdiği bir üreteci taşımak da pratik bir yol değildir. O halde elektrik üretmek için küçük, taşınabilir araçlar gerekir. Bunlarda elektrik kimyasal yolla elde edilir.
Kaynak: pixabay.com
Basit Elektrik Pili
Birçok madenler asit dolu bir kaba konduğu zaman as it bunlara kimyasal olarak tesir eder. Birbirinden farklı iki madensel levha (yahut bir madensel levha ile bir karbon levha) içinde asit ve su bulunan bir kaba konursa, meydana gelen karışık kimyasal reaksiyonlar asidin tesir ettiği ilk levhanın atomlarında elektron fazlalığı meydana getirir. Bu kimyasal reaksiyonun yan ürünü olarak asit içerisinde bulunan hidrojen atomları açığa çıkar, fakat bunların elektronlannda eksiklik vardır (bu durumdaki atomlara hidrojen iyonu denir). Bu iyonlar ikinci levhaya doğru sürüklenir ve eksik olan elektronlarını bu levhadan alarak tamamlar. Böylece ikinci levhada elektron eksikliği -yani pozitif yükler- meydana gelir. İki levhanın elektrik yükleri arasındaki bu fark, bunları dışarıdan birbirine bağlayan bakır tel üzerinden elektronların sürüklenmesine -yani elektrik devresinden bir elektrik akımı akmasına- sebep olur. Eksik elektronlarını tamamlamış olan hidrojen atomları ikinci levhanın üzerinde birikerek ince bir filim teşkil eder ve kısa zamanda (birkaç saniye içerisinde) başka hidrojen iyonlarının elektron çalmak için levhaya yaklaşmalarını önler, Buna «kutuplaşma» denir. Bu sebeple pillerde hidrojen atomları ile hemen birleşecek ve böylece bunları levhadan ayıracak bir kimyasal madde daha bulunur. Aynı zamanda taşınmasını kolaylaştırmak için asit de, daha tehlikesiz bir madde olan, amonyum klorür veya benzeri bir kimyasal madde ile değiştirilir.
Kuru Pil
Kuru pil
Kuru pil, içinde ısıtılmış kömür tozu, manganez dioksit ve amonyum klorür karışımına sarılmış bir karbon çubuk (pozitif levha) bulunan çinko kaptan (pilin negatif «levha» sı) ibarettir. Amonyum klorür ile çinko kap arasındaki kimyasal reaksiyon çinkoda elektron fazlalığı meydana getirir ve (ikinci «levha» nın yerini almış olan) karbon çubukta elektron eksikliği ortaya çıkar.
Devre açıldığı zaman kimyasal reaksiyon durur, çünkü çinko atomlarından kurtulan elektronlar bakır tel üzerinden karbon çubuğa doğru kaçamazlar. Bir el fenerinde düğmesi açıldığı zaman fenerin sönmesinin sebebi budur. Düğme tekrar kapatılınca elektronlar çinkodan kaçıp karbona doğru akar. Amonyum klorür (asidin yerini tutan madde) tamamen kullanıldıktan sonra artık pil çalışmaz. Yenisini yapmak içindeki hamuru yenilemekten daha ucuz olduğu için pil atılır.
Akümülatör
Akümülatörler
Basit volta pili ve kuru pil tersine çevrilemez (reversibl değildir), çünkü kimyasal reaksiyonlar gerisingeri ve döndürülemez ve pilin içerisindeki maddeler tekrar kullanılamaz. Tersine çevrilebilen piller (mesela otomobil bataryaları ) içinden akan akıma ters yönde bir akım geçirilerek doldurulabilir (şarj edilebilir) ve böylece tekrar kullanılabilir. Bu akım, pilin içerisinde meydana gelen kimyasal reaksiyonları tersine çevirir ve böylece kimyasal maddeleri önceki hallerine getirir.
Kurşunlu akümülatör buna bir örnektir. Bunlar, asit ile teması artırmak için, ızgara şeklinde yapılmış iki cins kurşun levhadan ibarettir. Birisindeki delikler süngerimsi kurşun ile, ötekiler kurşun peroksit ile doldurulmuştur. Tamamen kurşundan oları (negatif) levhalar kuru pilin çinko Labının ve kurşun peroksit (pozitif) levhalar da karbon çubuğun yerini tutar.
Bir akümülatörün tek bir hücresi sıra ile yan yana konmuş negatif (kurşun) ve pozitif (kurşun peroksit) levhalardan yapılmıştır. Levhalar süfürik asit ve damıtık su içerisine daldırılmıştır. Kurşun ve kurşun peroksit üzerine sülfürik asit tesir eder ve kurşun sülfat teşkil eder. Her iki levha takımı beyaz kurşun sülfat ile kaplandığı zaman akümülatör tükenmiş olur çünkü bu halde iki levha arasında hiç bir fark kalmamıştır. Akümülatörü doldurmak için geçirilen akım. (şarj akımı) bir levhadaki kurşun sülfatı tekrar kurşun, ötekindekini de kurşun peroksit haline getirir. Tam bir batarya bütün hücrelerin gerilimleri birbirine ilave olacak şekilde peş peşe bağlanmış üç veya altı hücreden yapılmıştır.
