今晚要吃土豆吗？不如拿本来要下的土豆来做一项神奇的化学实验吧。你知道有一种能够纯粹靠土豆维持运转的钟吗？今天就来教你如何制作土豆钟。 ## 步骤 ### 1 准备好素材。所需素材列在“你需要准备”列表下。 ### 2 将两个土豆分开放。每个土豆都是一个“电化电池”，能够通过化学反应释放电力。[1] 一个土豆叫做“土豆A”，另一个叫做“土豆B”。 土豆作为一个整体就好像是电池的外壳，起到固定的作用。土豆中的汁液就是电解质，其中会析出带电的原子或分子（即离子），从而产生电流[2] 。而土豆汁液中的稀磷酸则可以为反应提供氢离子。 有的原子（或分子）容易得到电子，就会变成“阴离子”；而有的原子则容易失去电子，就会变成“阳离子”。不同元素得失电子的能力不同，这是因为不同质子吸附电子的能力不同（即核电荷数不同），价电子在原子核外排列的方式不同，价电子与其他原子相互作用形成化学键的能力也不同[3] 。土豆的汁液中含有稀磷酸[4] ，其中一部分就会分解成氢离子（阳离子）和磷酸根离子（阴离子）。[5] ### 3 在每个土豆上都插入一枚镀锌的钉子。 ### 4 再在每个土豆上插入一枚铜钉，或是一段铜丝，不能与刚才的锌钉碰到一起。在做这一步时，一定要注意，这个实验成败的关键就在于锌钉与铜钉之间是否隔得足够远，因为两者间的距离才是电能产生的根本。[6] ### 5 打开钟上装电池的盖子，取出电池。注意电池正负极的位置。 ### 6 用第一根跨接线将土豆A上的铜钉与钟的正极连接。具体做法是，将跨接线上的一头夹在铜钉上，另一头的夹子夹在钟的正极（即“+”处）。 ### 7 用第二根跨接线将土豆B上的锌钉与钟的负极（即“-”处）连接。 当你将锌极（即锌钉）与铜极连接时，由于这两种金属的原子都不如氢离子吸附电子的能力强，金属原子上的电子就会被氢离子夺走。不带电的氢原子也会形成氢气分子逃逸出来；这样，金属阳离子与更多的氢气就会被释放出来。随着反应缓慢地进行，磷酸中的氢会不断被释放出来，金属也会慢慢被消耗掉。 锌比铜更容易失去电子。因此，当你用导体[7] （即跨接线）连接两个电极时，电子就会从锌极移到铜极上来。[8] 锌极失去电子后，部分锌原子就会变成阳离子析出。铜极上多出来的电子会被更多的氢离子得到，同时也会使部分铜原子得以保全自己的电子，铜钉也就不易被腐蚀（说得更准确一点，其实是铜原子失去电子后又能比较容易地重新得到电子，从而达到一种得失平衡，铜就基本上不会被腐蚀了）[9] 。同时，铜极也在失去电子，而锌极也在得到电子，这就延缓了反应的进行。但电线中通过的电子会越来越多，两极的土豆中也会有越来越多的氢气与锌离子析出，反应就会不断进行下去，这主要是铜极在不断地吸引电子的缘故，就像一个小循环。[10] . ### 8 用第三根跨接线将土豆A的锌极与土豆B的铜极连接。至此，三根跨接线均连接完毕，土豆钟就可以开始工作了。 ### 9 检查土豆钟。这时的钟应该可以正常运转了。 当锌与氢离子逐渐消耗殆尽时，土豆钟就会慢下来了。氢离子以迂回的方式从锌原子上夺走电子的能量，正是维持土豆钟运转的能量，当然其中一小部分是不可避免地浪费掉的。[11] 将两个土豆连接的目的就是创造出一个“回路”，这样电子穿过钟使其运作的力量就有未连接之前的两倍大[12] 。这样，这两个土豆也才真正称得上是“电池”，因为你所使用的已经不仅仅是电子单向流动的电化电池了。[13] 一旦土豆钟开始运转，就调一下时间吧。 如果土豆钟不转，就检查下是否所有电线都连接到位，且顺序没有出错；尤其要检查钟的正负极有没有连对。如果钟还是不转，那么可能像土豆这样的蔬菜中的能量还不足以使其运作[14] 。这样的话，你可以用万用电表来测一下电压及电流，至少可以肯定实验本身是成功的。测电压或电流时，如果有档位的话，要选择较低的档位，因为这种蔬菜电池的电压只有一两伏，电流则只有几微安。