Bateria overview

Jest to artykuł poświęcony bateriom, a raczej temu, co mogą nam one dostarczyć.

Bateria płaska jest wartościowym źródłem prądu stałego o napięciu 4,5 V. Możemy ją wykorzystać np. do elektrolizy. Przykład takiego zastosowania znajdziesz w materiale dodatkowym Krystalizacja. Kiedy mamy już wyczerpaną baterię można przystąpić do jej rozbierania. Zaznaczę tu, że rozładowanie baterii nie jest konieczne, ale po co niszczyć dobrą baterię? Paluszki również nadają się do tego celu.

Rozbiórka

Bateria płaska

Z baterii zrywamy wszystkie etykiety i naklejki. Odginamy zaciski do pionu i zdejmujemy górną pokrywkę. W środku znajdować się będą trzy ogniwa. W zależności od producenta baterie mogą być obklejone jakimś czarnym produktem zapewne pochodzącym z destylacji ropy naftowej, lub nie. Ogniwa należy wydostać z pudełka i rozłączyć odrywając druciki.

Jeśli w Twojej baterii nie ma tego czarnego paskudztwa przejdź proszę dalej. Jeśli jednak jest tam coś takiego, to należy to rozpuścić. Jako, że są to zapewne głownie różne węglowodory, więc rozpuszczać się będą w niepolarnych rozpuszczalnikach organicznych, jak np. benzyna. Po prostu nalej benzyny do szklanki i wrzuć tam Twoje ogniwa mieszając aż do rozpuszczenia. Jeśli zajdzie taka potrzeba - oczyszczanie powtórz.

Teraz nadeszła pora na otwarcie ogniw. Należy to zrobić w dość konkretny sposób, aby odzyskać wszystkie składniki baterii.

Blacha, z której wykonane jest ogniwo jest cynkowa. Cynk jest dość miękkim metalem. Można go ciąć nożyczkami. Więc: Odginamy brzegi baterii płaskim śrubokrętem i rozcinamy baterię starymi nożyczkami wzdłuż pionowej osi, a następnie wokół dna.

Blachę rozginamy na boki. Wewnątrz ujrzymy czarne ciało. Jest to głównie sprasowany tlenek manganu(IV) MnO₂ i chlorek amonu NH₄Cl. Trzeba to wyskrobać z wnętrza najlepiej w rękawiczkach, ponieważ MnO₂ to substancja która zagnieżdża się w porach skóry i trudno ją zmyć.

W trakcie wyskrobywania MnO₂ natkniemy się na coś znacznie twardszego - jest to tzw. pałeczka węglowa. Należy uważać by jej nie złamać.

Paluszki

Z paluszków trzeba zdjąć stalową blaszkę, na której wykonane są napisy. Dość łatwo można to zrobić śrubokrętem. Następnie zdejmujemy górne wieczko. Delikatnie, ale stanowczo wyciągamy grafitowy pręcik z wnętrza baterii i patyczkiem wydłubujemy zawartość baterii. Jest ona taka sama jak w baterii płaskiej.

Bateria będzie zapewne owinięta przezroczystą folią, którą należy usunąc wraz z dolnym kapselkiem baterii - otrzymamy wtedy trzy elementy podobnie jak w przypadku baterii płaskiej będą to: pałeczka grafitowa, blaszka-kubeczek cynkowy i czarna mazista substancja z wnętrza ogniwa (Ryc. 2).

Informacje wspólne

Tlenek manganu(IV) należy rozdrobnić, przesiać i dokładnie wypłukać, ponieważ jest on wymieszany z NH₄Cl. Na koniec wysuszyć i przesypać do jakiegoś pojemnika. Odstawić do odczynników chemicznych. O jego zastosowaniu przeczytasz w dalszej części artykułu.

Przesącz po przepłukiwaniu można wykorzystać i odzyskać z niego salmiak NH₄Cl. W tym celu przesącz odparowujemy, a kryształy zamykamy do słoiczka i odkładamy na półkę. Pamiętajmy jednak o niskim stopniu czystości uzyskanych w ten sposób odczynników.

Pałeczkę węglową wyciągamy i ściągamy z niej wieczko (bateria płaska), po czym odkładamy do sprzętów chemicznych jako elektrodę węglową, o jej zastosowaniu przeczytasz w dalszej części artykułu.

Blaszkę należy rozprostować i oczyścić z pozostałości tlenku manganu(IV) i stałych węglowodorów. Można ją wyszorować papierem ściernym. Jej dalsze losy są uzależnione od tego, co chcemy otrzymać, o tym będzie mowa w dalszej części artykułu.

Tlenek manganu(IV)

MnO₂

Jest to czarny nierozpuszczalny w wodzie ani rozpuszczalnikach organicznych proszek będący związkiem dwóch atomów tlenu i atomu manganu na +4 stopniu utlenienia.

Jest doskonałym katalizatorem reakcji:

2 H₂O₂ ^MnO2→ 2 H₂O + O₂ ↑

Jest substratem wielu reakcji redoks, jako że mangan może występować na wielu stopniach utlenienia. Przykładem takiej reakcji jest wywiązywanie chloru:

MnO₂ + 4 HCl → MnCl₂ + Cl₂ ↑ + 2 H₂O

Chlorek amonu

NH₄Cl

Salmiak może być źródłem tzw. wodorotlenku amonu.

NH₄Cl + NaOH → NH₄OH + NaCl

Wodorotlenek amonu istnieje tylko w roztworze w postaci jonów, próba jego wydzielenia kończy się niepowodzeniem, ponieważ ulega on rozpadowi:

NH₄OH → NH₃ ↑ + H₂O

Stąd czasami widoczny jest zapis NH₃·H₂O. Salmiak może być więc źródłem nie tylko wody amoniakalnej, ale i gazowego amoniaku.

Pałeczka węglowa

Najczęściej pałeczkę węglową po oczyszczeniu z resztek tlenku manganu(IV) i stałych węglowodorów ściera się lekko papierem ściernym i ostrzy na końcu.

Tak spreparowana pałeczka jest doskonałą elektrodą, którą można wykorzystać w reakcjach elektrolizy jeśli chcemy, aby elektroda nie brała udziału w reakcji.

Blaszka cynkowa

Ma z grubsza dwa zastosowania. Po pierwsze można ją wykorzystać jako elektrodę np. do ogniwa Bunsena (p. S. Sękowski "Efektowna chemia" WNT Warszawa 1988 s. 79).

Jak również źródło związków cynku. Cynk jest reaktywnym metalem, dlatego zachodzą gwałtowne reakcje:

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂ ↑

Zn + 2 HCl → ZnCl₂ + H₂ ↑

Chlorek cynku może być surowcem do otrzymania np. wodorotlenku cynku:

ZnCl₂ + 2 NaOH → Zn(OH)₂ ↓ + 2 NaCl

A w dalej idącym procesie otrzymać można cynkan sodu:

Zn(OH)₂ _(s) + 2 NaOH → Na₂[Zn(OH)₄] _(aq)

Itd... Proszę o wybaczenie, ale równania jonowe pominę.