Compus nonionic ca punte ionică

Poate un compus covalent sau metalic substitui o punte de sare într-o baterie electrică?

Experimentul original a fost făcut  folosind grafit ca și compus covalent datorită disponibilității lui și desigur caracterului său inert față de o categorie mare de reactivi chimici. Replici moderne, cu aceleași rezultate, au fost realizate utilizând o bandă de platină sau aur  drept ,,punte de sare". Alte combinații sunt posibile, dar trebuie avut în vedere ca puntea aleasă să fie inertă chimic inert față de electrolit.

În scopul demonstrării ideii de mai sus, se construiește o baterie simpla ca în fig. 1. ,,Electrodul pozitiv" este format dintr-o bucată de Cu imersată într-un pahar cu apă. ,,Electrodul negativ" este format dintr-o bucată Zn introdus în apă sau într-o soluție de acid (acetic, acid citric sau sulfuric). Acidul acetic(oțet) și acidul citric sunt frecvent utilizati în prepararea produselor alimentare, astfel că nu pot fi procurati cu mare usurință. Pentru un efect vizual mai spectaculos, o soluție de acid sulfuric, 3 până la 5 M poate fi utilizată la electrodul de Zn.
Apa normală de la robinet poate fi utilizată fără a avea inconveniente secundare. Desigur, pentru experimente mai elaborate sau pentru sceptici  apă deionizată este necesară; acesta poate fi cumpărată de la un magazin de piese auto.
După cum am propus, drept punte de sare un compus covalent mai precis o bucată de grafit este utilizată la construirea bateriei. Este posibilă asigurarea unei forme geometrice în formă de U numai din componente de grafit, sau se poate utiliza două bucăți de grafit conectate cu un conductor metalic. Pentru cel mai simplu montaj, sunt utilizați doi electrozi de grafit recuperați de la baterii uzate. Două piese de grafit recuperate de la un creion sunt o altă opțiune simplă.
 
Fig . 1 baterie simplă
 
 În aceste condiții, un curent electric de aproximativ 30 mA este măsurat de ampermetru - fig. 2, atunci când, la electrodul de Zn apa este utilizată ca electrolit. După o lungă perioadă de timp, electrodul de Zn este consumat, iar la electrodul de Cu nu se observă nici o modificare vizuală.
 
 
Figura 2 . Varianta de baterie 
Un curent electric de aproximativ 50 mA este măsurat de ampermetru - fig . 3 , atunci când, în camera electrodului de Zn, oțet alimentar este folosit ca electrolit. După o scurtă perioadă de timp de lucru, electrodul de Zn este consumat, iar la electrodul de Cu nu se observă nici o modificare vizuală. Bulele de hidrogen se dezvoltă pe  electrodul de Zn .

 
 
 
Figura 3 Varianta  baterie
 
Un curent electric de la 50 mA până la 5 mA este măsurat la ampermetru, când în camera electrodului Zn, acid sulfuric de diferite concentrații este folosit ca electrolit.
Când se folosește acid sulfuric, la Zn electrod se poate observa clar eliberarea de gaz de hidrogen simultan cu un rapid consum al electrodului ( fig. 4 ). ZnSO4 format dă opalescență în compartimentul respectiv și începe să sedimenteze când cantitatea produsă este mai mare decăt produsul de solubilitate. La electrodul de Cu nu s-a observat nici un efect.

 
Fig . 4 Consumul de Zn electrodului în acid sulfuric ( curent nul atunci când există contact între Zn și soluție există )
 

Context și explicație actuală
 
 Câteva sute de ani în urmă, lua naștere electricitatea ca ștință o dată cu apariția elementelor galvanice și electrolizei. O baterie funcționează pe baza conversiei energiei chimice în energie electrică. Pentru ca o baterie să funcționeze trebuie să avem două semireacții (una de oxidare și una de reducere) care au loc la cei doi electrozi ai bateriei. Când electrozii sunt conectați printr-un circuit electric, electronii circulă de la un electrod la celălalt producând un lucru mecanic. 

Un model particular de baterie implică folosirea unei punți ionice intre cele două compartimente ale bateriei. Așa cum este prezentat în orice carte de popularizare a științei, atunci când o punte de sare este folosită pentru construirea unei celule electrochimice, această - fig . 5 , este implicată activ în procesele chimice care au loc la electrozi.

 
Figura 5 .Punte de sare și celula electrochimică

La început, fiecare soluție este neutră, cu numărul de sarcini pozitive echilibrând pe cele negative, dar, ca urmare a proceselor de la electrozi, anumiți ioni vor fi în generați,  altfel încât echilibrul sarcinilor se schimbă. Acest lucru înseamnă că soluțiile din compartimentul ,,anodic" și ,,catodic" nu vor mai fi neutre electric. În scopul menținerii neutralității soluțiilor, anumiți ioni trebuie să fie transferați de la o celulă la alta. Acest lucru poate fi realizat cel mai convenabil folosind o punte de sare, care conține adesea o soluție saturată de azotat de potasiu sau de clorură de potasiu, KCl. În timp ce bateria funcționează, ionii se deplasează continuu din puntea de sare în ambele compartimente în vederea menținerii neutralității soluțiilor. Fără o punte de sare procesul se va opri aproape imediat ce a început livrarea de curent electric.
 Să luăm ca exemplu simplu celula :
 Zn (s) / Zn^{2 +} (a ) / / KCl / / Cu^{2 +} (aq) / Cu (s)
Ca sare de Zn^{2 +} putem folosi ZnSO₄ dizolvat în apă iar drept Cu^{2 +} soluție, CuSO4 dizolvat în apă .
Acum, la electrodul negativ avem:
Zn     =  Zn^{2 +} + 2e ^-
si cum Zn^{2 +} ( aq) trece în soluție, va face ca  aceasta să devină pozitivă .
 Invers, la electrodul pozitiv:
Cu^{2 +} + 2e^-     = Cu
iar o dată cu depunerea de Cu, va rămâne un exces de sarcini negative în soluție. 
Acum intervine puntea de sare și anionii clorură se deplasează spre compartimentul Zn restabilind neutralitatea necesară; concomitent ioni pozitivi de potasiu se deplasează în compartimentul Cu și vor neutraliza excesul de sarcini negative.  
După cum se poate observa ,puntea de sare” închide circuitul electric prin conectarea celor două semicelule. 

 Explicația propusă
Interpretarea  actuală este absurdă și neagă realitatea experimentală. După cum se poate observa în acestă baterie simplă, ambele fenomene de ,,oxidare" și ,,reducere" au loc în același electrod (Zn electrod), și, în același timp, un curent electric este măsurat în circuitul exterior.
Secundar, o punte de sare nonionică este folosită și absurditatea mișcării ionilor dintr-un compartiment in altul sau din puntea de sare spre soluții nu are nevoie de nici un comentariu.
Explicația propusă va fi formulată în detaliu în carte și va fi bazată pe o nouă definiție pentru curentul electric .
În noua definiție un curent electric nu are nimic de-a face cu o mișcare a sarcinilor electrice.
Cadrul de conversie a energiei chimice în energie electrică este complet schimbat.