НЕОБЫКНОВЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ ОБЫКНОВЕННОГО ЖЕЛЕЗА

Источник: Журнал «Юный техник».

    Переменнотоковый гальванический элемент, о котором сегодня пойдет речь, впервые был описан еще в начале века в диссертации известного русского электрохимика академика  В.А. Кистяковского. Разыскали его описание   члены   химического кружка Челябинского Дворца пионеров и школьников. Надо отметить, что поиск и восстановление забытых экспериментов и опытов — одно из направлений работы кружковцев, которую  они ведут под руководством Виктора Николаевича Давыдова. Предлагаем и нашим читателям присоединиться к этому увлекательному делу.                          '

    В 1909 году в Лондоне на VII конгрессе по прикладной химии профессор Санкт-Петербургского политехнического института Владимир Александрович Кистяковский продемонстрировал коллегам внешне очень простое устройство. В   сосуд с жидкостью опущены два металлических  электрода, от них  тянутся  провода  к электрическому   звонку.   Казалось   бы, ничего необычного  —  гальванические элементы были в то время хорошо известны  и повсеместно распространены.  Но что это? Соединенный с прибором звонок то звенит, то затихает, то снова звенит, словно подчиняясь чьему-то приказу. Кто управляет им? Простенькое устройство ведет себя не так, как обычные  гальванические элементы, которые, как  известно,  дают  по­тоянный,  только   постоянный ток.

    Маститые ученые  качают седыми головами...

Между тем в опыте, который демонстрировал Владимир Александрович Кистякоеосий, не было ничего необычного.   Правда, для того, чтобы разобраться в теории происходящих явлений, школьных знаний  по химии, физике и математике, пожалуй, маловато, но тем не менее помять, как действует  переменнотоковый гальванический элемент,  можно. Проделаем сначала такой опыт — возьмем железный гвозд и погрузим его в десятипроцентный  раствор серной кислоты (надеемся,    юным  химикам  не нужно лишний раз напоминать, что обращаться с кислотами следует очень осторожно). Начнется    реакция,  сопровождающаяся выделением  пузырьков водорода. Теперь погрузим  тот же гвоздь на несколько секунд в центрированную  азотную  кислоту, а затем снова в раствор серной. На этот раз выделения пузырьков водорода не наблюдается. Железо перешло в так называемое пассивное состояние. Под действием сильного окислителя — концентрированной азотной  кислоты  —  на  поверхности гвоздя  образовалась тонкая, не различимая невооруженным гла­зом   оксидная   пленка.   Она то и защищает металл от действия серной кислоты.

    Как видите, в этих опытах железо было либо активным, либо пассивным. А вот  профессор Кистяковский  предложил   такой раствор, в котором в результате одновременного протекания нескольких химических и физических процессов   железо попеременно становится то активным, то пассивным. Если в такой раствор опустить железный и графитовый   электроды и подключить к ним вольтметр, мы обнаружим, что  электродвижущая сила получившегося  гальванического  эле-мента  периодически (с частотой 11—16 с) изменяется. Такой гальльванический элемент дает пульсирующий ток. Но лучше один раз увидеть, чем семь раз услышать. Предлагаем вам повторить опыт Кистяковского, но уже на более современных материалах. Приготовим сначала три раствора. Раствор №1: 5 мл концентрированной серной кислоты растворим в 100 мл дистиллировав ной воды. (Осторожно! Следует добавлять кислоту а воду, а не наоборот!) Раствор №2: 5 г дихромата  калия  (К₂Сг₂О₇) растворим в  95  мл  дистиллированной воды. Раствор №3: 10 мл концентрированной серной кислоты растворим в  166 мл дистиллированной   воды. (Осторожно: добавлять кислоту в воду а не наоборот!). Смешаем растворы №1 и №2 и   охладим до  комнатной температуры. Электролит готов. В качестве железного электрода для нашего гальванического элемента используем  большой гвоздь или пластину из низкоуглеродистой  стали. Графитовый электрод можно извлечь из   отслужившей свой  срок  батарейки. Чтобы  снять ржавчину, железный электрод хороша зачистим мелкой наждачной бумагой и погрузим в теплый раствор №3, подержим его там до появления пузырьков  водорода. Теперь  можно приступать  к опыту.

    Опустим железный и графитовый электроды в электролит  и подключим их к вольтметру, обеспечивающему измерения   в интервале от 0 до 2 В. (Очень удобен для этой цели школьный демонстрационный вольтметр.). Через несколько секунд    стрелка прибора начнет двигаться. Если этого не произойдет, снова погрузим электрод в теплую серную кислоту до появления пузырьков водорода и попробуем, еще раз. Если  и  на  этот раз пузырьки не появятся, замените гвоздь или стальную пластину на другие. Вероятно,  на них  все же осталась ржавчина или в металле слишком много примесей, на­пример углерода. Как только  вы подберете нужный гвоздь, долгожданный эффект будет получен. Построенный нами  элемент, строго говоря, дает не переменный, а пульсирующий ток. Для получения переменного тока погрузим в электролит два железных электрода. Скорее всего интервалы времени, в которые каж­ый из электродов будет находиться в активном или пассивном состоянии, не совпадут. Поэтому положительным и отрица­ельным электродом попеременно будут становиться то один, то другой гвоздь, и гальванический элемент будет выдавать самый настоящий, хотя и низкочастотный, переменный  ток. Несмотря на то, что переменнотоковый гальванический элемент появился еще в начале нашего века, применения в технике он до сих пор не нашел. Наверное, не последнюю роль сыграли в этом его не очень хорошие эксплуатационные качестве — нестабильность в работе, слишком низкая частота тока... Но достижения современной электрохимии позволяют надеяться, что недостатки эти можно устранить. Быть может, кто-то из вас, ребята, подскажет, как это сделать?

В.  ДАВЫДОВ. Рисунки  Г. ЗАСЛАВСКОЙ