Луиџи Галвани

Резиме  од експериментите на Луиџи

Волта, професор по експериментална физика, беше меѓу првите научници кои ги повторија и проверуваа експериментите на Галвани. Отпрвин, тој ја прифатил животинската електрична енергија. Сепак, тој почна да се сомнева дека спроводливоста е предизвикана од специфичен електрицитет кој е својствен за нозете на животното или другите делови од телото. Волта верувал дека контракциите зависат од металниот кабел што Галвани го користел за поврзување на нервите и мускулите во неговите експерименти.

Галвани верувал дека животинската електрична енергија доаѓа од мускулот во карлицата. Волта, наспроти тоа, образложи дека животинската електрична енергија е повеќе метален електрицитет предизвикан од интеракциите помеѓу двата метали вклучени во експериментот.

Секоја клетка има клеточен потенцијал; биолошкиот електрицитет ги има истите хемиски основи како и струјата помеѓу електрохемиските ќелии, и на тој начин може да се реплицира  надвор од телото. Интуицијата на Волта беше точна. Волта, во суштина, се спротивстави на заклучоците на Галвани за „животинска електрична течност“,и го измисли терминот „галванизам“ за директно течење на електрична енергија произведена од хемиско дејство. Така, поради расправијата меѓу двајцата во однос на изворот или причината за електричната енергија, Волта ја изградил првата батерија со цел конкретно да ја побие теоријата на неговиот соработник таканаречениот „Волтин столб“

Волта сфатил дека ногата на жабата служи и како спроводник на струја (што денес  го нарекуваме електролит) и како детектор на електрична енергија. Тој, исто така,сфатил дека нозете на жабата се ирелевантни за електричната струја, која била предизвикана од двата различни метали. Ја заменил ногата на жабата со хартија натопена со саламура(солило) и го открил протокот на електрична енергија со други средства познати за него од неговите претходни студии. На овој начин тој ја откри електрохемиската серија и законот дека електромоторната сила (emf) на галванска ќелија, составена од пар метални електроди одделени со електролит, е разликата помеѓу нивните два електродни потенцијали (така, две идентични електроди и заеднички електролит дава нула нето emf). Ова може да се нарече Волтин закон за електрохемиската серија.

Во 1800 година, Волта го измислил волтиниот столб, прва електрична батерија, која произведувала постојана електрична струја.Волта утврдил дека најефективниот пар на различни метали за производство на електрична енергија се цинкот и бакарот. Првично, тој експериментира со поединечни ќелии во серија, при што секоја ќелија беше вински пехар исполнет со саламура во која беа потопени двете различни електроди.

Волтин столб-првата батерија

Првиот успешен обид на Волта беше коло направено од цинк и сребрени дискови наредени еден по друг и разделени  со материјал натопен со саламура помеѓу и бакарна жица прикачена на врвот и на дното! Електрохемиска реакција генерирала мала струја. Прва  забелешка:колку повеќе дискови, толку повеќе струја.

Подобрената варијанта се состои од две електроди: едната од цинк, другата од бакар. Наизменично се редат цинкови па бакарни плочки а меѓу нив имало ткаенина потопена во некој електролит: или разредена сулфурна киселина или  солена вода-саламура. Електролитот, ако е  разредена сулфурна киселина е дисоциран,во форма  на 2H⁺ и SO₄²⁻  

4. Цинкот, кој е полево во електрохемиската серија и од бакарот и од водородот, се оксидира до цинкови катјони (Zn²⁺⁾ и создава електрони кои се движат кон бакарната електрода. Позитивно наелектризираните водородни јони (протони) заробуваат електрони од бакарната електрода, формирајќи меурчиња од водороден гас, H₂. Ова ја прави цинковата прачка негативна електрода, а бакарната позитивна електрода. Така, има два терминали(полови) и ќе тече електрична струја ако се поврзат. Хемиските реакции во оваа напонска ќелија се:

Цинк:  Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ 
Сулфурна киселина: 2H⁺ + 2e− → H₂

Бакарот не реагира, туку функционира како катализатор за формирање на водород-гас и електрода за електричната струја. Сулфатниот анјон (SO₄^2-) не подлежи ниту на никаква хемиска реакција, туку мигрира во цинковата анода за да го компензира полнежот на цинковите катјони формирани таму. Сепак, оваа ќелија има и некои недостатоци. Не е безбедно да се ракува, бидејќи сулфурната киселина, дури и ако е разредена, може да биде опасна. Исто така, потенцијалот на ќелијата се намалува со текот на времето бидејќи водородниот гас не се ослободува. Наместо тоа, се акумулира на површината на бакарната електрода и формира бариера помеѓу металот и растворот на електролитот.

Волтиниот столб беше голем и револуционерен успех и  Наполеон Бонапарта е толку импресиониран што му доделува на  Волта титула-гроф.

Пронајдокот на Волта им овозможи на научниците да произведат постојан тек на електрична струја за прв пат, отворајќи ја вратата за бранот откритија и модерни технологии.

Дали  електричната енергија може да биде „искра на битието“ што го анимира животот?

Други  научници брзо почнаа да експериментираат со примена на електрична енергија на други животни кои брзо станаа дури и морбидни. Внукот на Галвани, физичарот Џовани Алдини, на тело на вол,му ја отсекол главата и користел струја за да му го криви јазикот. Тој пуштил толку висок напон низ дијафрагмата на волот што резултирало со „многу силно дејство на ректумот, што дури и предизвикало исфрлање на изметот“.

И обичните луѓе исто така беа фасцинирани од електричната енергија. Тие присуствуваа на експерименти  каде главите на бикови и свињи беа електрифицирани и гледаа јавни дисекции во истражувачки институции,а таа заинтересираност ги мотивира научниците на уште „поатрактивни“ идеи: тие се свртеа кон трупови, особено трупови на убијци. Во 1751 година, Англија го усвои Законот за убиства, кој дозволи телата на погубените убијци да се користат за експериментирање. „Причините поради кои настана Законот за убиство беа две: немаше доволно тела за анатомистите и се сметаше за дополнителна казна за убиецот“.

Врв на „генијалноста“ е експериментот на Andrew Ure кој демонстрирал на човечки труп  на Универзитетот во Глазгов како умрениот „оживува“. „...неколку од гледачите беа принудени да ја напуштат салата  од ужас или им се слошило, а еден господин се онесвести“. После овој експеримент се јавуваат многу шарлатани, циркузанти и бескрупулозни бизнисмени, кои правеле претстави по селата и градовите прикажувајќи бизарни експерименти со кои ги привлекувале и шокирале широките и неписмени народни маси, како еден вид на разонода, а не за научни цели!

Две години пред Уре да го спроведе експериментот, писателката Мери Шели ја смислила приказната за докторот Франкенштајн и го објавила романот во 1818 година, истата година како и експериментот на Уре. За тие што не знаат,докторот Виктор Франкенштајн исто така го оживеа чудовиштето, скрпено од разни делови од  умрени затвореници со помош на  силата на ударот на гром.

Некои историчари претпоставуваат дека Шели била инспирирана од други медицински процедури кои се проучувале во тоа време, вклучувајќи трансфузија на крв и трансплантација на органи.

Овие анимирани и застрашувачки прикази на крајот излегоа од мода бидејќи јавноста почна да ги гледа како злобни и „сатански по природа“. Првите рудиментирани експерименти на електрицитетот на телото навистина отворија место за технологии за реанимација, како што е дефибрилацијата, но фокусот сега е на спасување животи, а не на реанимирање на  мртов труп.