Цей досвід, мабуть, дещо складніше попередніх, тому що для нього доведеться самостійно виготовити невеликий прилад. Ми назвали його хімічним сторожем, а більш суворе його назва - хемотронный датчик. Хемотроніка - нова галузь науки, вона виникла на стику електроніки і хімії. На відміну від електроніки, вона вивчає процеси в рідині, де пересуваються іони. Так як іони набагато важче електронів, то хемотронные процеси йдуть повільніше. Але далеко не завжди швидкодія - найголовніше. Хемотронные пристрою дуже надійні, їм вже зараз знаходять багато застосувань.
Зрозуміло, справжні хемотронные прилади складні. І все ж ви можете зробити модель одного такого пристрою - датчика. Насамперед цікаво подивитися, як працюють хемотроны. А до того ж цей датчик напевно послужить вам добру службу.
Спочатку виготовте циліндричний корпус. Найкраще було б виточити його з оргскла на токарному верстаті, але це не обов'язково; корпус можна і склеїти з окремих пластинок оргскла, у цьому випадку він буде прямокутним. Приблизний діаметр круглого корпусу-40 мм, а висота близько 20 мм. З торців циліндра треба виточити дві порожнини глибиною близько 5 мм та діаметром 30 мм, так щоб між ними залишилася товстостінна перемичка. Безпосередньо під перемичкою просвердліть горизонтально отвір діаметром 2-3 мм для заливання електроліту і підберіть до цього отвору щільну пробку. Потім з протилежного боку корпусу просвердліть одне під іншим ще три отвори для електродів діаметром трохи більше міліметра. Центральний електрод повинен знаходитися в перемичці, верхній і нижній - у відповідних порожнинах.
В якості електродів візьміть товсті грифелі для цангових олівців. Ті місця, де грифелі ви ходять з корпусу, потрібно загерметизувати яким-небудь клеєм. Коли клей висохне, в перемичці просвердліть вертикально дуже тонке наскрізний отвір діаметром не більше 0,5 мм . Вибираючи для нього місце, майте на увазі, що це отвір обов'язково має пройти через середній грифель-електрод.
Прилад вже майже готовий. Залишилося лише приклеїти до нього зверху і знизу по тонкій мембрані з того ? e оргскла, тільки невеликої товщини (0,3 - 0,5 мм ). Поки приклейте тільки нижню мембрану.
Тепер про електроліті. В половині склянки води розчиніть 20-30 г иодида калію, а потім, злегка підігрів розчин, додайте близько 1 г йоду. Через бічне, більш широкий отвір залийте цей електроліт всередину датчика, в нижню порожнину, стежачи за тим, щоб не залишилося повітряних бульбашок. Найлегше провести цю операцію медичним шприцом. Коли заповниться і верхня порожнина, приклейте другу мембрану і остаточно загерметизуйте корпус, для чого вставити у впускний отвір заздалегідь приготовану пробку і ретельно залийте її клеєм.
Хемотронный датчик буде працювати від батарейки для кишенькового ліхтарика. Верхній і нижній електроди, що знаходяться в порожнині, з'єднайте з позитивним полюсом батареї, середній - з негативним. У ланцюг бажано включити реостат, а також вольтметр і мікроамперметр, які, як ви вже знаєте, можна замінити тестером.
За допомогою реостата (або опорів) встановіть напругу приблизно 0,8-0,9 В. Мікроамперметр, включений в ланцюг центрального електрода, покаже струм 200-300 мкА. Залиште ланцюг замкнутої годин на 10-15. Струм поступово знизиться до 10-20 мкА, що і потрібно. Тепер датчик готовий до роботи.
Перевірити, як він діє, найпростіше так: подуйте на одну з мембран або торкніться її вістрям голки. В ту ж мить стрілка мікроамперметра різко відхилиться вправо. Для ока рух мембрани непомітно, але датчик на нього відразу відреагував.
Пояснимо, чому так відбувається. Сила струму залежить від того, скільки йоду знаходиться біля негативного електрода - катода. Під дією постійного струму під на катоді відновлюється, приймаючи електрони, а на аноді він знову утворюється з іонів. Тому іод як би поступово перекачується від катода до анода. Після зарядки датчика струм потроху знижується, тому що у негативного електрода залишається все менше йоду. Але як тільки ви трохи, навіть слабким дотиком, зрушили мембрану, до катода надходить додаткова, нехай і дуже невелика, порція молекул йоду; датчик миттєво на це реагує: струм зростає.
Такі хемотронные прилади надзвичайно чутливі; ретельно виготовлені, вони можуть іноді відреагувати буквально на лічені молекули. Їх чутливість використовують на практиці - коли сигнал слабкий і іншими способами його важко зареєструвати. Подібні хемотронные пристрої застосовують, наприклад, в медичних дослідженнях, у техніці - для підрахунку дрібних деталей, що рухаються на конвеєрі.
А чи не можна як-небудь використовувати такий датчик вдома або в школі? Звичайно, можна. Чому б не перетворити його в прилад, який буде попереджати вас про прихід гостя? Для цього датчик досить поставити в дверях квартири, і він відгукнеться, як тільки гість доторкнеться до дверей.
Але, зрозуміло, один такий датчик, сам по собі, для цієї мети не дуже зручний: треба весь час дивитися на мікроамперметр і чекати, поки його стрілка відхилиться. Однак до датчика можна пристосувати систему сигналізації - дзвінок або електричну лампу. Як це зробити - придумайте самі або порадьтеся з вчителем фізики.
Між іншим, такий хемотронный «сторож» вдається використовувати для охорони важливих об'єктів, наприклад банків. Звичайно, в цьому випадку датчик аж ніяк не гостинний - він попереджає про небезпеку.
О. Ольгин. "Досліди без вибухів"
М., "Хімія", 1986
