Szereg elektrochemiczny

Bateria sprawia, że elektrony przepływają przez kabel. Jest ona źródłem prądu elektrycznego. Napięcie baterii to wsakźnik tego jak "chętnie" elektrony chcą przepływać z jednej strony baterii na drugą. Możemy zbudować prostą baterię za pomocą dwóch różnych metali: jednego metalu, którego atomy pozbywają się swoich elektronów i stają się jonami metalu. I drugiego metalu, który na początku występuje w formie jonów, a potem przyłącza elektrony.

Oto atomy magnezu, które oddają swoje elektrony... ... i jony miedzi, które przyłączają elektrony. Elektrony przepływają przez przewodnik elektryczny. Napięcie w przewodniku zależy od tego jak szlachetne są te dwa metale. Ten woltomierz pokazuje o ile szlachetniejsza jest miedź od magnezu.

Aby porównać szlachetność kilku metali musimy za każdym razem przeprowadzić ten sam eksperyment. Każdy eksperyment musimy przeprowadzić w oparciu o kilka standardowych zasad sposóbu mierzenia szlachetności metali. W tym przypadku mierzymy napięcie między metalicznym magnezem a jonami miedzi. [1] Metaliczny magnez powinien zostać umieszczony w roztworze zawierającym jony magnezu. [2] Roztwór zawierający jony miedzi powinien stykać się z kawałkiem metalicznej miedzi. [3] Następnie upewniamy się, że w obu roztworach jest taka sama ilość jonów - innymi słowy stężenie jonów magnezu i jonów miedzi jest takie samo. Gdy wszystkie te warunki zostaną spełnione, napięcie między magnezem i miedzią wyniesie 2,71 woltów. Miedź jest o 2,71 woltów szlachetniejsza od magnezu.

Za pomocą tej metody możemy porównać ze sobą różne metale po to, aby móc je umieścić na skali szlachetności. Skala ta nazywana jest potencjałem standardowym i wyrażana jest w woltach. Tutaj jest magnez a tutaj miedź. Odległość między nimi na skali wynosi 2,71 woltów. Jeśli zmierzymy napięcie między miedzią a srebrem, otrzymamy 0,46 woltów.

Srebro jest o 0,46 woltów szlachetniejsze od miedzi. A zatem jakie będzie napięcie między magnezem a srebrem? Suma dwóch odległości to... 3,17 woltów. Na samym końcu potencjału standardowego znajduje się złoto.

Złoto jest najszlachetniejszym spośród wszystkich metali. Na początku skali znajduje się lit. Różnica między litem i złotem to 4,56 woltów. Oto bateria o mocy 4,5 wolta. Czy w tej baterii znajduje się zatem lit i złoto?

Nie. Aby zwiększyć napięcie możemy połączyć kilka mniejszych baterii - ogniw. Wewnątrz baterii znajdują się trzy ogniwa, każde o mocy 1,5 wolta. A w tym akumulatorze samochodowym jest sześć ogniw, każde o mocy 2 woltów, w sumie 12 woltów. Tak więc napięcie między dwoma metalami zależy od tego jaka jest różnica w szlachetności obu metali.

Różnicę tę możemy zmierzyć za pomocą woltomierza aby następnie umieścić metale na skali napięć - czyli potencjale standardowym. Im większa różnica między dwoma metalami na skali, tym większe napięcie między nimi. Ponieważ baterie często zawierają kilka ogniw elektrochemicznych, dlatego mogą wytwarzać jeszcze większe napięcie.