Элемент Даниэля

Источник: Н.А. Изгарышев. Электрохимия и ее техническое применение. Ленинград, 1929 г.

(приведено без правок и с сохранением стиля изложения)

Применяемый на практике он имеет следующее устройство. Раствор сернокислой меди наливается в глиняный неглазурованный цилиндр D (диафрагма) и в него же вводится медный электрод (разрез элемента см. рис. 1). Этот цилиндр вставляется в стеклянный толстостенный сосуд, в который наливается раствор сернокислого цинка, помещающийся между цилиндром и стеклянными стенками. Туда же вводится электрод из листового цинка цилиндрической формы, окружающий глиняный цилиндр с внешней стороны. Оба электрода соединяются при помощи клемм с электрическими проводами. Медный раствор имеет соприкосновение с цинковым раствором через поры глиняного цилиндра, который препятствует, однако, перемешиванию обеих жидкостей. Раствор сернокислой меди должен быть возможно более концентрированным (растворимость 16,2 г в 100 г воды при температуре 15°), чтобы облегчить выделение меди, а раствор сернокислого цинка должен быть более слабым, чтобы ионы Zn менее препятствовали растворению цинка. Принимая потенциал меди при концентрации С₁ равным ε₁, а потенциал цинка при концентрации С₂ равным ε ₂ (нормальные потенциалы меди ε °₁, и цинка ε °₂), получаем:

Так как ε °_Cu (нормальный потенциал меди) = +0,33, а ε °_Zn = -0,76, то

Отрицательным электродом является цинк, а положительным — медь. Электродвижущая сила около 1,1 вольт. Сопротивление достигает 5 ом. Сернокислый цинк с большим успехом можно заменить более крепким и более электропроводным 10% раствором сернокислого магния, при чем электродвижущая сила возрастает до 1,18 вольт.

В Германии в последнее время вошли в употребление элементы Мейдлингера, построенные на принципе элемента Даниэля, но без диафрагмы, и содержащие приспособление для насыщения медного раствора твердой сернокислой медью; оно состоит из воронки, заполненной CuSO₄ с отверстием внизу (см. рис. 2), выходящим в насыщенный раствор медного купороса, находящегося в особом стаканчике d, над которым налит раствор MgSO₄. Цинковый цилиндрический электрод Z расположен вокруг керамиковой воронки, а медный электрод е погружается в раствор медного купороса; провода, соединяющие его с окружающей средой, изолируются (например, стекломпогружается в раствор медного купороса; провода, соединяющие его с окружающей средой, изолируются (например, стеклом). Элемент Даниэля имеет заслуженный успех. Он мало изменяет электродвижущую силу (не поляризуется) и работает до растворения цинка. При стоянии с электролитом в разомкнутом виде цинк постепенно разрушается; поэтому следует при сравнительно больших пере­рывах в работе выливать из элемента обе жидкости. Амальгамирование цинка предохраняет его от самопроизвольного разрушения. К недостаткам элемента относятся его некоторая громоздкость, значительное сопротивление и довольно высокая стоимость.