21. Kemian avulla sähköä

Ihmettelyä energiasta

Mistä se sähkö oikein tulee pistokkeeseen ja kuinka se saadaan tuotettua? Nyky-yhteiskunnan vaatimaan valtavaan sähköenergian kulutukseen on kaksi vaihtoehtoa.





Ensimmäinen tapa perustuu suurten ainemäärien liikkeen hyödyntämiseen, jonka avulla pyöritetään magneetteja metalleista rullattujen kelojen ympäri tai päinvastoin.

Pyörittämiseen saatava energia voi olla mekaanista veden putoamiseen liittyvää energiaa eli koskivoimaa tai liikkuvan ilman aikaansaamaa tuulivoimaa. Ydinvoimalla tai kemiallisella palamisreaktiolla saadaan niin ikään tuotettua aineen liikkeeseen perustuvaa sähköenergiaa, kun kuuma vesihöyry liikuttaa generaattorin siipiä.

Aina ei ole mahdollista tuottaa tätä suurten ainemäärien liikkeeseen perustuvaa raakaa sähköenergiaa, vaan on turvauduttava muihin, kuten esimerkiksi kemiallisiin menetelmiin.

Valo ja kemia ovat yhdistelmä, jotka ovat läheisessä suhteessa toisiinsa. Ajattelepa vaikka puun palamista. Osa puuhun sitoutuneesta kemiallisesta energiasta muuntuu lämmön ohella valoenergiaksi. Sama toimii myös toisin päin. Valon tuomaa energiaa voidaan muuntaa kemian avulla sähköenergiaksi.

Vielä yksinkertaisempaa on tuottaa sähköä kemiallisesti kahden eri metallin avulla. Tarvitaan vain nämä kaksi eri metallia ja sähköä johtava neste eli elektrolyytti näiden väliin. Tätä kutsutaan sähkökemialliseksi pariksi.

Sähkökemiallinen pari

Kun kaksi eri metallia olevaa sauvaa asetetaan liuokseen, jossa on ioneja (vaikkapa suola- tai happoliuos), epäjalompi metalli hapettuu eli luovuttaa elektroneja ja liukenee positiivisina ioneina liuokseen jättäen elektroninsa sauvaan. Tällöin sauvaan muodostuu – -merkkinen varaus ja näin syntyy varausero toisen, jalompaa metallia olevan sauvan kanssa. Tämä varausero saadaan näkyville yhdistämällä sauvat jännite- eli volttimittariin tai vaikkapa herkkään sähkömoottoriin.





Syntyvä jännite on sitä suurempi, mitä kauempana metallit ovat toisistaan sähkökemiallisessa sarjassa. Metallien pyrkimystä luovuttaa elektroneja käytetään hyväksi kuivaparistoissa ja akuissa.