Alessandro Volta

Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta (Großbritannien: , USA: ; Italienisch: [alesˈsandro dʒuˈzɛppe anˈtɔnjo anasˈtaːzjo ˈvɔlta]; 18. Februar 1745 – 5. März 1827), ein italienischer Chemiker und Physiker, gilt als Pionier auf dem Gebiet der Elektrizität und Energie und gilt als Erfinder der elektrischen Batterie und der Entdeckung von Methan. Im Jahr 1799 entwickelte er die Voltaik-Säule und veröffentlichte die Ergebnisse seiner Experimente anschließend in einem zweiteiligen Brief an den Präsidenten der Royal Society im Jahr 1800. Diese Erfindung bewies schlüssig die chemische Erzeugung von Elektrizität und widerlegte damit die vorherrschende Theorie, dass Elektrizität ausschließlich von biologischen Organismen stammte. Voltas Innovation weckte beträchtlichen wissenschaftlichen Enthusiasmus und löste weitere Experimente aus, die letztendlich zur Entstehung der Elektrochemie als eigenständiges Fachgebiet beitrugen.

Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta (Großbritannien: , USA: ; Italienisch: [alesˈsandrodʒuˈzɛppeanˈtɔnjoanasˈtaːzjoˈvɔlta]; 18. Februar 1745 – 5. März 1827) war ein italienischer Chemiker und Physiker, der ein Pionier der Elektrizität und Energie war und als Erfinder der elektrischen Batterie und Entdecker von Methan gilt. Er erfand 1799 die Volta-Säule und berichtete über die Ergebnisse seiner Experimente in einem zweiteiligen Brief an den Präsidenten der Royal Society, der 1800 veröffentlicht wurde. Mit dieser Erfindung bewies Volta, dass Elektrizität chemisch erzeugt werden kann, und widerlegte die vorherrschende Theorie, dass Elektrizität ausschließlich von Lebewesen erzeugt würde. Voltas Erfindung löste große wissenschaftliche Begeisterung aus und veranlasste andere, ähnliche Experimente durchzuführen, was schließlich zur Entwicklung des Gebiets der Elektrochemie führte.

Voltas Erfindung erregte die Bewunderung von Napoleon Bonaparte, was zu einer Einladung an das Institut de France führte, seine Entdeckung seinen Mitgliedern vorzustellen. Zeit seines Lebens pflegte Volta eine gewisse Nähe zum Kaiser, der ihm zahlreiche Auszeichnungen verlieh. Fast vier Jahrzehnte lang hatte Volta den Lehrstuhl für Experimentalphysik an der Universität Pavia inne, wo er von seinen Studenten hohes Ansehen genoss. Ungeachtet seiner beruflichen Erfolge zeigte Volta eine Vorliebe für Häuslichkeit, eine Tendenz, die in seinen späteren Jahren noch deutlicher wurde, als er sich zunehmend aus dem öffentlichen Leben zurückzog, um seiner Familie Vorrang einzuräumen. Er starb 1827 nach einer Reihe von Krankheiten, die 1823 begannen. In Anerkennung seiner Beiträge wird die SI-Einheit des elektrischen Potentials als Volt bezeichnet.

Frühes Leben und Ehe

Alessandro Volta wurde am 18. Februar 1745 in Como, einer Stadt in Norditalien, geboren. Sein Vater, Filippo Volta, gehörte einer adligen Linie an. Seine Mutter, Donna Maddalena, war ein Mitglied der Familie Inzaghi. Im Jahr 1794 heiratete Volta Teresa Peregrini, eine ebenfalls aus Como stammende Aristokratin, und gemeinsam zogen sie drei Söhne groß: Zanino, Flaminio und Luigi.

Beruflicher Werdegang

Im Jahr 1774 übernahm er eine Professur für Physik an der Königlichen Schule in Como. Im folgenden Jahr verbesserte und verbreitete er den Elektrophorus, ein Gerät zur Erzeugung statischer Elektrizität. Seine umfassende Werbung für dieses Gerät führt häufig dazu, dass er fälschlicherweise als dessen Erfinder bezeichnet wird, obwohl der schwedische Experimentator Johan Wilcke 1762 ein ähnliches Gerät dokumentierte, das nach dem gleichen Prinzip funktionierte. Im Jahr 1777 unternahm er eine Reise durch die Schweiz und schloss dabei eine Freundschaft mit dem Physiker und Bergsteiger H. B. de Saussure.

Zwischen 1776 und 1778 widmete Volta seine Forschungen der Chemie der Gase. Seine Forschungen führten zur Entdeckung von Methan, ausgelöst durch seine Rezension eines Artikels von Benjamin Franklin aus den Vereinigten Staaten über „brennbare Luft“. Im November 1776 identifizierte er Methan in den Sümpfen von Angera am Lago Maggiore und konnte es 1778 erfolgreich isolieren. Er konzipierte und führte Experimente durch, darunter die Zündung von Methan durch einen elektrischen Funken in einem versiegelten Behälter.

Volta untersuchte auch das, was heute als elektrische Kapazität bezeichnet wird, und entwickelte unterschiedliche Methoden, um sowohl die elektrische Potentialdifferenz (V) als auch die Ladung (Q) zu untersuchen und deren Proportionalität für ein bestimmtes Objekt zu ermitteln. Dieses Prinzip ist als Voltas Kapazitätsgesetz bekannt, und in Anerkennung dieser Arbeit wurde die Einheit des elektrischen Potentials Volt genannt.

Im Jahr 1779 wurde er zum Professor für Experimentalphysik an der Universität Pavia ernannt, eine Position, die er fast vier Jahrzehnte lang innehatte. Voltas Vorlesungen zogen so viele Studenten an, dass Kaiser Joseph II. daraufhin den Bau eines neuen „physischen Theaters“, heute „Aula Volta“, nach einem Entwurf von Leopold Pollack in Auftrag geben ließ. Darüber hinaus stellte der Kaiser Volta erhebliche finanzielle Mittel zur Verfügung, um das Physiklabor mit Instrumenten auszustatten, die Volta aus England und Frankreich beschaffte. Das Universitätsgeschichtsmuseum der Universität Pavia beherbergt derzeit 150 dieser Instrumente, die von Alessandro Volta verwendet wurden.

Volta und Galvani

Luigi Galvani, ein italienischer Physiker, identifizierte ein Phänomen, das er „tierische Elektrizität“ nannte, als er zwei unterschiedliche Metalle mit einem Froschschenkel in Reihe schaltete. Volta erkannte, dass das Bein des Frosches sowohl als elektrischer Leiter (heute bekannt als Elektrolyt) als auch als Stromdetektor fungierte. Entscheidend war seine Schlussfolgerung, dass das Froschbein für den elektrischen Strom, der aus der Wechselwirkung der beiden unterschiedlichen Metalle entstand, nicht wesentlich war. Daher ersetzte er die biologische Komponente durch mit Salzlake getränktes Papier und nutzte alternative, aus seinen früheren Forschungen abgeleitete Methoden, um den elektrischen Fluss zu erkennen. Dieser experimentelle Ansatz führte zu seiner Entdeckung der elektrochemischen Reihe und der Formulierung eines Gesetzes, das besagt, dass die elektromotorische Kraft (EMK) einer galvanischen Zelle, die aus zwei durch einen Elektrolyten getrennten Metallelektroden besteht, gleich der Potentialdifferenz zwischen diesen Elektroden ist (was bedeutet, dass identische Elektroden innerhalb eines gemeinsamen Elektrolyten eine Netto-EMK von Null ergeben). Dieses Prinzip wird oft als Voltas Gesetz der elektrochemischen Reihe bezeichnet.

Im Jahr 1800 erfand Volta, ausgehend von einem wissenschaftlichen Streit über Galvanis vorgeschlagene galvanische Reaktion, die Volta-Säule, eine frühe Form einer elektrischen Batterie, die einen kontinuierlichen elektrischen Strom erzeugen konnte. Volta hatte zuvor festgestellt, dass Zink und Kupfer die effizienteste Kombination unterschiedlicher Metalle für die Stromerzeugung darstellten. Seine ersten Experimente umfassten die Reihenschaltung einzelner Zellen, die jeweils aus einem mit Salzlake gefüllten Weinkelch mit zwei unterschiedlichen Elektroden bestanden. Beim späteren Voltaik-Pfahl-Design wurden diese Kelche durch mit Salzlake getränkte Pappe ersetzt.

Frühes Batteriedesign

Bei der Vorstellung seiner Erfindung der Volta-Säule würdigte Volta die bedeutenden Beiträge von William Nicholson, Tiberius Cavallo und Abraham Bennet.

Voltas Batterie gilt als eine der frühesten elektrochemischen Zellen. Seine Konstruktion umfasst zwei unterschiedliche Elektroden: eine aus Zink und die andere aus Kupfer. Der verwendete Elektrolyt ist typischerweise entweder eine wässrige Schwefelsäurelösung oder eine Salzlösung. Der Elektrolyt liegt in Form von 2 H⁺- und SO2−§89§-Ionen vor. Zinkmetall, das in der elektrochemischen Reihe höher positioniert ist als Kupfer und Wasserstoff, wird oxidiert, um Zinkkationen (Zn²⁺) zu bilden, wobei Elektronen freigesetzt werden, die zur Kupferelektrode wandern. Positiv geladene Wasserstoffionen (Protonen) nehmen dann Elektronen von der Kupferelektrode auf, was zur Bildung von Wasserstoffgasblasen (H§1415§) führt. Folglich fungiert der Zinkstab als negative Elektrode, während der Kupferstab als positive Elektrode dient. Daher verfügt die Zelle über zwei Anschlüsse, bei deren Verbindung ein elektrischer Strom erzeugt wird. Die relevanten chemischen Reaktionen innerhalb dieser Voltaikzelle sind:

An der Zinkelektrode:

Zn → Zn²⁺ + 2e⁻

An der Kupferelektrode (Wasserstoffreduktion):

2H⁺ + 2e⁻ → H§78§

Kupfermetall selbst nimmt nicht an einer chemischen Reaktion teil; Stattdessen fungiert es als Katalysator für die Bildung von Wasserstoffgas und dient als Elektrode für den Elektronentransfer. Ebenso bleibt das Sulfatanion (SO2−4) chemisch inert und wandert zur Zinkanode, um die Ladung der neu gebildeten Zinkkationen zu neutralisieren. Dennoch weist dieses spezielle Zellendesign mehrere Nachteile auf. Die Handhabung birgt Sicherheitsrisiken, da Schwefelsäure selbst in verdünnter Form ätzend und gefährlich ist. Darüber hinaus nimmt die Leistungsabgabe der Zelle mit der Zeit aufgrund der Ansammlung von Wasserstoffgas ab. Dieses Gas wird nicht freigesetzt, sondern sammelt sich stattdessen auf der Oberfläche der Kupferelektrode und bildet eine isolierende Barriere zwischen dem Metall und der Elektrolytlösung.

Späteres Leben und Ruhestand

Im Jahr 1809 wurde Volta als außerordentliches Mitglied des Königlichen Instituts der Niederlande aufgenommen. Zum Gedenken an seine wissenschaftlichen Leistungen verlieh Napoleon Bonaparte Volta 1810 den Grafentitel.

Volta zog sich 1819 auf sein Anwesen in Camnago zurück, einem frazione in Como, Italien, das seitdem zu seinen Ehren in „Camnago Volta“ umbenannt wurde. Dort verstarb er am 5. März 1827, kurz nach seinem 82. Geburtstag. Seine sterblichen Überreste sind in Camnago Volta beigesetzt.

Vermächtnis

Voltas bleibendes Erbe wird durch das Tempio Voltiano-Denkmal in den öffentlichen Gärten am Seeufer gewürdigt. Darüber hinaus zeigt ein ihm zu Ehren gewidmetes Museum einige der von Volta verwendeten Versuchsgeräte. Angrenzend befindet sich in der Villa Olmo die Voltian Foundation, eine Einrichtung, die sich der Förderung wissenschaftlicher Bestrebungen widmet. In der Nähe von Como führte Volta seine bahnbrechenden experimentellen Studien durch und entwickelte seine ersten Erfindungen.

Auf dem alten Campus der Universität Pavia befindet sich die Aula Volta, ein Klassenzimmer, das Kaiser Joseph II. 1787 für Leopoldo Pollack speziell für die Vorlesungen von Alessandro Volta in Auftrag gab. Darüber hinaus beherbergt das Geschichtsmuseum der Universität zahlreiche wissenschaftliche Instrumente, die früher Volta gehörten.

Zum Gedenken an den 100. Todestag von Volta wurde 1927 die Comer Konferenz, ein internationales Physiktreffen, am Comer See abgehalten.

Voltas Konterfei, begleitet von einer Darstellung seines Volta-Haufens, erschien auf der italienischen 10.000-Lire-Banknote, die zwischen 1990 und 1990 ausgegeben wurde 1997.

Ende 2017 stellte Nvidia Volta vor, eine neue GPU-Mikroarchitektur, die für Workstation-Anwendungen entwickelt wurde.

Die Zitteraalart Electrophorus voltai, die 2019 als der stärkste natürliche Biostromproduzent identifiziert wurde, erhielt ihren Namen zu Ehren von Volta.

Religiöse Überzeugungen

Volta, der im katholischen Glauben erzogen wurde, behielt sein ganzes Leben lang seine religiösen Überzeugungen bei. Trotz der Erwartung seiner Familie, dass er Geistlicher werden würde, führte sein Versäumnis, zum Priester geweiht zu werden, gelegentlich zu Vorwürfen der Irreligiosität und zu Spekulationen über seinen möglichen Unglauben. Einige betonten, dass er „der Kirche nicht beigetreten“ sei oder „den Ruf der Kirche ignoriert“ habe. Er zerstreute diese Zweifel jedoch durch ein formelles Glaubensbekenntnis mit den Worten:

Ich kann nicht verstehen, wie irgendjemand die Aufrichtigkeit und Standhaftigkeit meiner Zugehörigkeit zur römischen, katholischen und apostolischen Religion in Frage stellen könnte – dem Glauben, in dem ich geboren und aufgewachsen bin und zu dem ich mich sowohl äußerlich als auch innerlich konsequent bekannt habe. Obwohl es mir bedauerlicherweise oft nicht gelungen ist, die tugendhaften Taten zu vollbringen, die für einen katholischen Christen charakteristisch sind, und zahlreiche Sünden begangen habe, bin ich, dank der besonderen Gnade Gottes, meines Wissens nie in meinem Glauben ins Wanken geraten. Ich erkenne diesen Glauben als ein reines göttliches Geschenk an, als eine übernatürliche Gnade; Dennoch habe ich auch fleißig menschliche Mittel eingesetzt, um meinen Glauben zu bekräftigen und gelegentliche Zweifel zu überwinden. Ich habe die Grundlagen der Religion, die Argumente ihrer Befürworter und Kritiker sowie die Gründe dafür und dagegen sorgfältig untersucht. Ich kann bestätigen, dass das Ergebnis dieser Studie darin besteht, der Religion selbst aus rein natürlichen Gründen einen solchen Grad an Wahrscheinlichkeit zu verleihen, dass jeder Geist, der nicht von Sünde und Leidenschaft verdorben ist, jeder von Natur aus edle Geist, sie annehmen und akzeptieren muss. Möge dieses von mir erbetene und bereitwillig zur Verfügung gestellte, eigenhändig verfasste und unterschriebene Geständnis, mit der Vollmacht, es jedem von Ihnen vorzulegen – denn ich schäme mich des Evangeliums nicht –, positive Ergebnisse zeitigen!

Veröffentlichungen

• De vi attraktives ignis electrici, ac phaenomenis inde pendentibus [Die Anziehungskraft eines elektrischen Feuers und die daraus resultierenden Phänomene] (auf Latein). Neu Comi: Typis Octavii Staurenghi. 1769. OCLC 1419897.Weniger bekannte Sammlungen
  • Briefe über tierische Elektrizität (1900) (Briefe über tierische Elektrizität, Leipzig: W. Engelmann, Verlag; zugänglich über WorldCat-Bibliotheken).
  • Untersuchungen zum Galvanismus, 1796–1800 (Studien zum Galvanismus, zugänglich über WorldCat-Bibliotheken).
  • Del modo di render sensibilissima la più debole elettricità sia naturale, sia Artificiale (Von der Methode, die schwächste natürliche oder künstliche Elektrizität sehr sinnvoll zu machen von Alessandro Volta, Professor für experimentelle Philosophie in Como usw. Präsentiert in der Royal Society, 14. März 1782; gehalten in den WorldCat-Bibliotheken).

  Armstrong-Effekt

  • Armstrong-Effekt
  • Elektrophorus
  • Verlauf der Batterie
  • Geschichte des Verbrennungsmotors
  • Zitronenbatterie
  • Merkur schlägt Herz
  • Thermoelektrischer Effekt
  • Volta (Mondkrater)
  • Volta-Preis

  Referenzen

  Herbermann, Charles, Hrsg. (1913). „Alessandro Volta“ . In der Katholischen Enzyklopädie. New York: Robert Appleton Company.

  • Herbermann, Charles, Hrsg. (1913). "Alessandro Volta" . Katholische Enzyklopädie. New York: Robert Appleton Company.
  • Chisholm, Hugh, Hrsg. (1911). "Volta, Alessandro" . Encyclopædia Britannica. Bd. 28 (11. Aufl.). Cambridge University Press. p. 198.Quelle: TORIma Akademie Archive