Jean-Paul Bertemes (FNR)
Video des Experiments
Batterien bestehen normalerweise aus 2 verschiedenen Metallen (in unserem Beispiel Kupfer und Zink) und einer Säure (in unserem Beispiel der Kartoffelsaft). Der Nagel und die Münze dienen als sogenannte Elektroden, das heißt als Minus- (Zinknagel) und als Pluspol (Kupfer).
In Anbetracht der Gefahrenhinweise (s.u.) sollte dieses Experiment in Anwesenheit eines Erwachsenen durchgeführt werden.
Verbindet man nun verschiedene Metalle, die in einer Kartoffel stecken, miteinander, wird im Inneren der Kartoffel ein chemischer Prozess in Gang gesetzt. Weil Zinkatome (siehe Infobox) ihre Elektronen weniger fest an sich binden als Kupferatome, gibt das Zink Elektronen an das Kupfer ab: die Elektronen fließen also von dem Zinknagel durch den Kabel, durch die LED, durch den zweiten Kabel bis hin zu der Kupfer-Münze.
Und dieser Elektronenfluss ist nichts anderes als: Strom! Die Säure wirkt in unserem Experiment wie ein "Treibstoff". Sobald sie verbraucht ist, fließt kein Strom mehr.
Experimentieren
Anstelle von Nägeln kann man auch metallene Büroklammern oder Aluminiumpapier benutzen.
Nicht nur Kartoffeln leiten Strom; das Experiment klappt z.B. auch mit Zitrusfrüchten (Orangen, Zitronen) und Gurken. Als Säure kannst du natürlich auch Essig benutzen.
Beim Experimentieren muss man darauf aufpassen, dass die LED richtig an die Batterie angeschlossen wird, sonst leuchtet sie nicht: langes Bein an die Kupfermünze, kurzes Bein an den Zinknagel.
Da eine einzige Batterie nicht genug Strom liefert um die LED zum Leuchten zu bringen, musst du mehrere Batterien bauen und sie richtig mit einander verbinden: Zink-Nagel einer Kartoffel mit Kupfer-Münze einer anderen Kartoffel.
Alltag
Kartoffelsaft (Elektrolyt), Nägel und Münzen (Elektroden) bilden zusammen eine sogenannte galvanische Zelle, wo chemische in elektrische Energie umgewandelt wird. Auch eine moderne 1.5V Batterie ist nichts anderes als eine galvanische Zelle. Eine 9V Batterie besteht aus 6 mit einander verbundenen 1.5V Zellen.
Gefahrenhinweise
Bei diesem Experiment finden in der Kartoffel (oder den anderen Früchten) chemische Reaktionen statt; dabei können sich Giftstoffe bilden. Kartoffeln, Zitronen, Orangen, usw. sollten also nach ihrer Nutzung als Batterie nicht mehr verzehrt werden!
Gekaufte Batterien sollst du nie öffnen, denn sie enthalten oft gefährliche Säuren (wie Salzsäure).
Autor: Claude Heidt (MNHN), Jean-Paul Bertemes (FNR), Joseph Rodesch (FNR)
Video: Jean-Paul Bertemes (FNR)
Infobox
Atome sind winzige Bestandteile von allem, was es auf der Erde gibt (Metalle, Holz, Glas, Wasser, Luft, Menschen, Tiere, Pflanzen, usw.). Sie sind so klein, dass wir sie nicht unter einem Mikroskop sehen können. Jedes Atom besteht aus einem Kern, um den sich Elektronen (wie Satelliten) bewegen.
Der Entdecker der galvanischen Zelle war der Arzt Luigi Galvani: Er bemerkte vor etwa 200 Jahren, dass das gleichzeitige Berühren eines Froschschenkelnervs mit zwei verschiedenen Metallen Muskelzuckungen auslöste. Alessandro Volta führte das Experiment einige Jahre später weiter, und baute die erste (fast) moderne Batterie: In seinem Modell wurden mit Salzlauge getränkte Tücher (Elektrolyt), Kupfer- und Zinkscheiben (Elektroden) übereinander geschichtet.
Auch wenn die Aufteilung und Art der einzelnen Elemente in den modernen Batterien variiert, bleibt das Prinzip doch immer noch das gleiche: zwei Elektroden und ein Elektrolyt liefern zusammen elektrischen Strom.
