ケミカルガード。自宅で楽しい化学体験

ケミカルガード。化学実験

化学の面白い実験

私たちはこの実験を化学監視員と呼びましたが、より厳密な名前はケモトロンセンサーです。ケモトロニクスは科学の新しい分野であり、エレクトロニクスと化学の交差点で生まれました。エレクトロニクスとは異なり、液体中でイオンが移動するプロセスを研究します。イオンは電子よりもはるかに重いため、ケモトロニクスプロセスは遅くなります。しかし、スピードが常に最も重要なわけではありません。ケモトロニクスデバイスは非常に信頼性が高く、すでに多くの用途が見つかっています。

もちろん、実際のケモトロニクスデバイスは複雑です。それでも、そのようなデバイスの XNUMX つであるセンサーのモデルを作成できます。まず第一に、ケモトロンがどのように機能するのかを見ることに興味があります。さらに、このセンサーは必ず役に立ちます。

まずは円柱状の胴体を作ります。旋盤でプレキシガラスから彫るのが最善ですが、これは必須ではありません。本体は別のプレキシガラス板から接着することもでき、その場合は長方形になります。ラウンドケースの直径は約40mm、高さは約20mmです。深さ約 5 mm、直径 30 mm の 2 つのキャビティをシリンダーの端から機械加工して、それらの間に厚肉のブリッジが残るようにする必要があります。ジャンパーの真下に、電解液を注ぐための直径 3 ～ XNUMX mm の水平な穴を開け、この穴にしっかりと差し込みます。次に、ケースの反対側に、電極用に XNUMX ミリメートルよりわずかに大きい直径の穴を XNUMX つずつ、順番に開けます。中心電極はジャンパー内にあり、上部電極と下部電極は対応するキャビティ内にある必要があります。

電極として、コレットペンシル用の太いスタイラスを使用します。スレートが本体から出ている場所は、ある種の接着剤で密閉する必要があります。接着剤が乾いたら、ジャンパーに直径 0,5 mm 以下の非常に細い貫通穴を垂直に開けます。設置場所を選択するときは、この穴が中央のリード電極を通過する必要があることに注意してください。

デバイスの準備がほぼ完了しました。わずかな厚さ（0,3〜0,5 mm）のプレキシガラスの薄い膜に沿って上下から接着するだけです。とりあえず下の膜だけを接着します。

次に電解質についてです。 20～30gのヨウ化カリウムをコップ半分の水に溶かし、溶液を少し温めながら約1gのヨウ素を加えます。側面の広い開口部から、気泡が残らないようにしながら、この電解液をセンサーの下部キャビティに注ぎます。この操作を実行する最も簡単な方法は、医療用注射器を使用することです。上部のキャビティも満たされたら、XNUMX 番目のメンブレンを接着し、最後に、事前に準備したプラグを注入口に挿入し、慎重に接着剤を充填してケースを密閉します。

ケモトロニクスセンサーは懐中電灯のバッテリーから電力を供給されます。空洞内にある上部と下部の電極をバッテリーの正極に接続し、中央の電極を負極に接続します。回路には加減抵抗器、ならびに電圧計と微小電流計を含めることが望ましいですが、すでにご存知のように、これらはテスターで置き換えることができます。

加減抵抗器 (または抵抗) を使用して、電圧を約 0,8 ～ 0,9 V に設定します。中心電極回路に接続された微小電流計は、200 ～ 300 μA の電流を示します。チェーンを閉じたまま 10 ～ 20 時間放置します。電流は、必要な値である XNUMX ～ XNUMX µA まで徐々に低下します。これでセンサーを使用する準備が整いました。

どのように機能するかを確認する最も簡単な方法は、膜の XNUMX つに息を吹きかけるか、針の先端で触れることです。同時に微小電流計の針が右に大きく振れます。目にとって膜の動きは知覚できませんが、センサーはそれに即座に反応しました。

なぜこのようなことが起こるのか説明しましょう。電流の強さは、負のカソード電極の近くにどれだけのヨウ素があるかによって決まります。直流電流の作用下で、カソードのポッドは復元されて電子を受け取り、アノードでは再びイオンから形成されます。したがって、ヨウ素はいわばカソードからアノードへ徐々にポンプで送られます。センサーを充電した後、負極に残るヨウ素が少なくなるため、電流は徐々に低下します。しかし、たとえ弱いタッチであっても、膜を少しずらすとすぐに、非常に小さいとはいえ、追加のヨウ素分子の一部が陰極に入ります。センサーはこれに即座に反応し、電流が増加します。

このようなケモトロニクス装置は非常に敏感です。注意深く作られているため、文字通り数個の分子に反応することもあります。その感度は、信号が弱く、他の方法で記録することが難しい場合に実際に使用されます。このようなケモトロニクス装置は、例えば医学研究や技術分野で、コンベア上を移動する小さな部品を数えるために使用されます。

このようなセンサーを家庭や学校で何とか使用することは可能でしょうか？もちろんできます。ゲストの到着を知らせるデバイスに変えてみませんか? これを行うには、アパートの出入り口にセンサーを設置するだけで十分で、ゲストがドアに触れるとすぐに反応します。

しかし、もちろん、そのようなセンサーの XNUMX つだけでは、この目的にはあまり便利ではありません。常にマイクロアンメーターを見て、矢印が外れるまで待たなければなりません。ただし、警報システムはベルや電灯などのセンサーに適合させることができます。これを行う方法 - 自分で解決するか、物理の教師に相談してください。

ちなみに、このようなケモトロニクス「監視員」は、銀行などの重要な物体を保護するために使用できます。もちろん、この場合、センサーは決して親切ではなく、危険を警告します。

著者：オルギンO.M.

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