Zitronenbatterie, Kartoffelbatterie

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Kartoffeluhr, Zitronenbatterie, ObstbatterieAls praktische Set gibt es Kartoffelbatterien bzw. Zitronenbatterien zu kaufen. Sie enthalten Kupfer- und Zinkstäbchen, ein paar Kabel und eine kleine Digitaluhr. Damit lässt sich ganz einfach eine Batterie bzw. ein galvanisches Element bauen, mit der man die Uhr dann betreiben kann. Ein solches Set können Sie zum Beispiel hier kaufen.

Obstbatterie mit Zink und KupferÜblicherweise kann man mit einem Spannungsmessgerät zwischen den beiden Metallstäbchen eine Spannung von ca. 0,5 V abgreifen und einen Strom von ca. 0,1 mA messen. Geeignet sind natürlich nicht nur Kartoffeln oder Zitronen, sondern diverse Obstsorten und auch Gemüse. Dazu gehören Äpfel, Gurken, Grapefruit, Orangen, Tomaten, aber auch Limonade oder einfach Salzwasser.

Für größere Spannungen versieht man zum Beispiel mehrere Zitronen oder Kartoffeln mit je einem Zink- und Kupferelement und verbindet diese. Man hat dann eine Reihenschaltung, in der sich die einzelnen Spannungen addieren. Bei einer galvanischen Zelle bzw. einem galvanischen Element wird chemische in elektrische Energie umgewandelt.

Besonders geeignet für derartige Experimente sind zum Beispiel Zitronen. Am besten rollt und presst man ein oder zwei Zitronen zunächst mit der Hand auf einer Tischplatte hin und her. Danach wird in jede Zitrone bzw. Zitronenhälfte ein Kupfer- und ein Zinkelement gesteckt und diese über die Drähte verbunden. Man kann dieses physikalische Experiment auch ganz einfach ohne ein fertig gekauftes Set machen. Eine Anleitung dazu gibt es hier.

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Eine Zitrone enthält wie auch andere Obst- und Gemüsesorten Ionen. Darunter versteht man 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 überschüssige Elektronen abzugeben.

In diesem Fall ist das Zink als unedles Metall bestrebt Elektronen loszuwerden, während die Ionen im Zitronensaft Elektronen aufnehmen.

Am Kupferblech wiederum lagern sich positiv geladene Ionen aus dem Zitronensaft an. Sie nehmen Elektronen von den Kupferatomen auf. Kupfer ist ein edles Metall.

Das Zink- bzw. Kupferelement werden die Elektroden genannt. Damit es zum Austausch von Elektronen kommt, bedarf es also der folgenden Elemente:

  • einen Pluspol (das Kupfer): er nimmt Elektronen auf
  • einen Minuspol (das Zink): er gibt Elektronen ab
  • einen Leiter (Drähte), durch den die Elektronen vom Zink zum Kupfer wandern können
  • und einen Elektrolyt (der Zitronensaft): in diesem sind die Ionen gelöst

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

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