电极与电解液
• 电极:水果发电装置中通常会插入两种不同的金属片作为电极,如锌片和铜片。不同金属的原子结构不同,在电解质溶液中,它们失去或得到电子的能力有差异。
• 电解液:水果内部富含多种电解质,像柠檬酸、苹果酸等有机酸以及钾、钠等矿物质离子,这些物质溶解在水果的水分中形成电解液。
氧化还原反应
• 锌片反应:在电解液中,锌的金属活动性较强,容易失去电子发生氧化反应,变成锌离子进入水果的电解液中,电极反应式为:Zn - 2e^{-}=Zn^{2 + }。
• 铜片反应:水果中的某些氧化性物质在铜片表面获得电子发生还原反应。如酸性环境下,氢离子在铜片表面得到电子生成氢气,电极反应式为:2H^{+}+2e^{-}=H_{2}\uparrow。
电子与离子移动
• 电子移动:锌片失去的电子通过外部导线流向铜片,从而形成了从锌片到铜片的电子流,这就是我们所说的电流,可使连接在电路中的小灯泡等用电器发光或工作。
• 离子移动:在水果内部的电解液中,为了维持电荷平衡,离子会发生定向移动。锌片附近由于锌离子增多,带正电荷,吸引水果中的阴离子向锌片移动;铜片附近由于氢离子得到电子生成氢气,正电荷减少,吸引阳离子向铜片移动。
不同水果因含有的电解质种类和浓度不同,发电效果有差异,像柠檬汁等酸性较强的水果,氢离子浓度高,发电效率相对较高。
制作步骤图:如下