Build a Lemon Battery

‫بناء بطارية الليمون‬ Build a Lemon Battery ‫ في المنزل‬At-Home Translated by :Dr. Huda Ismail and Dr.Taghreed Al-Noor

A lemon on its own is not a battery. But add electrodes, make a path for electrons to move, and you have all the basic elements of a battery. Build your own lemon battery and feel energized when you juice up a small LED with electricity! ‫ وعندها تكون لديك كل العناصر‬,‫ لكن اضافة االقطاب كمسار النتقال االلكترونات‬.‫الليمون الذي تعرفه ليست بطاريه‬ ‫ اصنع بطاريتك باستخدام الليمونة واشعر بالنشاط عندما تعصر واحده وبهذا العصير تضئ مصباح‬.‫!األساسية لصنع البطارية‬ ‫كهربائي صغيرليد‬

Question to investigate ‫اسئلة لالستفسار‬ How can you use lemons to light a small LED? ?‫كيف يمكنك ان تستخدم ليمونه إلضاءة مصباح كهربائي صغير ليد‬

Chemistry concepts ‫المفاهيم الكيميائية‬ ● A battery is a device that converts chemical energy into electricity. .‫* البطارية عباره عن جهاز يستخدم لتحويل الطاقة الكيميائية الى كهربائية‬ ● Electrodes are parts of a battery that either donate or accept electrons as they react. .‫االقطاب هي اجزاء من البطارية اما ان تكون واهبة لإللكترونات او مستقبلة‬ ● The electrode that donates electrons is the anode and the electrode that accepts electrons is the cathode. .‫القطب الذي يهب االلكترونات يسمى االنود والقطب الذي يستلم االلكترونات يسمى الكاثود‬ Activity logistics ‫لوجستيات النشاط‬ ● Ages: As written, this activity is well-suited for ages 8 and up. ‫ هذا النشاط مناسب لألعمار من ثمانية اعوام فما فوق‬:‫االعمار‬ ● Time: 15-30 minutes www.acs.org/outreach Hands-on Chemistry Activities

© 2020 American Chemical Society Build a Lemon Battery, At-Home, Page 1

*

*

‫ دقيقة‬30-15 :‫الوقت‬

‫ كن آمنا‬Be safe ● Juice from the lemon is acidic and may sting your eyes and skin. Wear safety glasses or splash goggles to prevent eye contact. Rinse hands with running water if you get any lemon juice on your skin. ● The knife is sharp and can cut or pierce your skin. Handle all sharp objects, including the knife, alligator clips, LED, and nail with care. ● Put the knife away immediately after using it. ● Do not taste or eat the lemon. Discard the lemon after performing this activity. ● Do not do this activity with young children who tend to put objects in their mouths. ● Tie back long hair, roll up sleeves, and secure loose clothing. ● Wash your hands before and after the activity. ● Be sure to clean up and dispose of materials properly when you are finished with after an activity. ‫اجراءات السالمة‬ .‫لذلك ينصح بلبس نظارة المختبر لتجنب مالمسة العين‬. ‫*عصير اليمون حامضي وربما يلسع عينيك او جلدك عند التالمس‬ .‫وايضا اشطف يديك بالماء الجاري اذا انسكب عصير الليمون على يدك‬ .‫ لذلك تعامل بحذر مع االدوات الجارحة‬.‫السكين المستخدمة حادة وربما تجرح يدك‬ * .‫* ضع السكينة بعيدا حال االنتهاء من اجراء النشاط‬ .‫* ال تتذوق او تأكل الليمونة وتخلص منها بعد اجراء النشاط‬ .‫اذا كان شعرك طويال اربطه للخلف وارفع اكمام القميص ولبس مالبس فضفاضة‬ * .‫اغسل يديك قبل وبعد اجراء النشاط‬ * ‫تأكد من الغسل الجيد لألدوات والمواد بشكل صحيح عند االنتهاء من اجراء النشاط‬

www.acs.org/outreach Hands-on Chemistry Activities

© 2020 American Chemical Society Build a Lemon Battery, At-Home, Page 2

What you’ll need ● ● ● ● ● ● ● ●

7 lemons Sharp kitchen knife Permanent marker 2 thick books 8 alligator clips 7 zinc nails, such as galvanized roofing nails 7 copper pennies, before 1982 work best because they are all copper LED bulb, either 3 mm, 5mm or 10mm in diameter

‫ماذا تحتاج ال جراء النشاط‬ ‫سبعة لميمونات‬ .‫سكينة مطبخ حاده‬ .‫قلم تلوين ثابت اللون‬ .‫كتابين بسمك متوسط‬ .‫دبابيس كبيره‬ .‫ كمسامير تسقيف مكلفنه‬,‫سبعة مسامير الزنك‬ .‫سبعة من العملة المعدنية النحاسية‬ ‫ ملم‬5 ‫ ملم او‬10 ,‫ ملم‬3 ‫مصباح ليد (الصمام الثنائي الباعث للضوء)اما بقطر‬ Procedure ‫طريقة العمل‬ Prepare the battery ‫تحضير البطارية‬

1. Roll the lemon against the counter or tabletop with the palm of your hand. Press down slightly as you roll to break some of the tiny juice-filled pouches inside the lemon. Do this for all 7 lemons 2. Use a permanent marker to make a line about the diameter of a penny on each lemon.

Place the lemon between two books to hold it steady. Make sure the line you drew is face-up.

3. Using the tip of a sharp knife cut along the line. Do this for all 7 lemons. Put the knife away.

4. Tuck the penny half-way into the slit on each lemon.

The penny is the cathode.

5. Press one nail into each of 7 lemons. The nail is the anode. .‫ ونفعل نفس الشيء مع السبع ليمونات‬.‫ندحرج الليمونة مع الضغط الخفيف براحة اليد الستخراج العصارة‬1.

-3 ‫ ثم‬.‫نضع العملة المعدنية على الليمونة ونعمل خط حول قطر العملة باستخدام قلم التلوين ونفعل نفس الشيء على كل ليمونه‬-2 .‫نضع الليمونة بين الكتابين وشكل ثابت مع التأكد من ان الخط الذي رسمته باتجاه وجهك‬ .‫ ثم ضع السكينة بعيدا‬.‫ وافعل نفس الشيء لجميع الليمونات‬. ‫باستخدام حافة السكينة الحاده اقطع الخط الذي رسمته‬ ‫ العملة هنا تمثل‬.‫ادفع العملة المعدنية وبالشق الذي عملته بحافة السكين الى منتصف الليمونة وافعل نفس الشيء لبقية الليمونات‬ .‫قطب الكاثود‬ . ‫ثبت مسمار في كل ليمونه المسمار هنا يمثل قطب االنود‬ www.acs.org/outreach Hands-on Chemistry Activities

© 2020 American Chemical Society Build a Lemon Battery, At-Home, Page 3

Connect the battery to the bulb 6. Connect one end of an alligator clip to the zinc nail (anode). Connect the other end of the alligator clip to the penny copper penny (cathode) of a different lemon.

7. Use the rest of the alligator clips to connect the lemons nail from one lemon to the penny of another lemon.

8. Before connecting the last lemon to the first, include the LED in the circuit. The LED has two leads. Using the loose ends of the alligator clips, connect the longer lead to a cathode (penny). Connect the shorter lead to an anode (nail). . ‫ربط البطارية بالمصباح‬ .‫ واربط النهاية االخرى للدبوس بالعملة المعدنية ( الكاثود) لليمونه اخرى‬.)‫اربط نهاية احد الدبابيس الكبيرة بالمسمار (االنود‬ .‫استخدم الدبابيس المتبقية االخرى لربط المسمار المثبت على الليمونة مع العملة في الليمونة االخرى‬ .‫ المصباح لديه مسارين للربط‬.‫ متضمنه المصباح في الدائرة الكهربائية‬,‫قبل ربط الليمونة األخيرة مع االولى‬ ‫ اوصل المسار االطول للكاثود( العملة) واوصل المسار‬, ‫باستخدام النهاية الحرة (الغير مرتبطة) للدبابيس‬ .)‫االقصر باالنود (المسمار‬

What did you observe?‫ماذا الحظت‬ ● Does the LED light? ‫هل المصباح اضاء‬ ● Does it make a difference how the LED is connected to your lemon battery? ‫هل عمل لك فرقا كيف ان المصباح المرتبط بالليمونة البطارية‬ ● Can you see small bubbles at the cathode (penny) when the LED is on?

Whether you see bubbles or not, hydrogen gas is released when the circuit is closed. ‫هل تستطيع ان ترى مصابيح صغيرة على قطب الكاثود عندما تضيئ المصباح (ليد) ؟ فيما اذا كنت ترى المصابيح‬ ‫ غاز الهيدروجين سوف يتحرر عندما تكون الدائرة الكهربائية مغلقه‬,‫الصغيرة تضاء او ال‬

What else can you try? ● Are there other fruits (or tubers) that, when pierced with zinc and copper electrodes, can light a small LED? ‫ماذا يمكنك أن تجرب؟‬ ‫ صغير عند ثقبها بأقطاب من الزنك والنحاس؟‬LED ‫● هل توجد فواكه (أو درنات) أخرى يمكن أن تضيء بمصباح‬

www.acs.org/outreach Hands-on Chemistry Activities

© 2020 American Chemical Society Build a Lemon Battery, At-Home, Page 4

How does it work?‫كيف تعمل‬ Lemon juice reacts easily with the zinc from the nail and the copper from the penny. As the zinc from the nail reacts, Zn++ ions dissolve in the lemon juice making twice their number of electrons ready-to-move. The copper penny is ready to accept these electrons. The easiest way for the electrons to get from the anode (nail) to the cathode (copper penny), is through the wire and LED. ‫ وبالتالي يصبح ايون الزنك‬,‫عصير الليمون يتفاعل بسهولة مع الزنك الموجود في المسمار مع النحاس الموجود في العملة‬ ‫ والذي يسهل عملية انتقال االلكترونات اكثر هو وجود السلك‬. ‫الثنائي جاهزا على اعطاء الكترونين الى قطب الكاثود النحاسي‬ ‫وايضا المصباح‬ The LED (light emitting diode) controls the flow of electricity. This is why it will only work when the short lead is connected to the anode and the long lead is connected to the cathode. ‫الصمام الثنائي الباعث للضوء (ليد) يسيطر على انسيابية الكهرباء وهذا السبب الذي يجعل هذه المصابيح تعمل عندما يتم ربط‬ ‫المسار القصير بقطب االنود وربط المسار الطويل بقطب الكاثود‬ When the electrons make the trip through the circuit to the penny, they combine with H + ions from the surrounding lemon juice. The H+ ions and electrons form H2, also known as hydrogen gas. Look closely to see if you can see tiny bubbles where the penny and lemon touch when the LED is on. ‫سوف تتحد مع غاز الهيدروجين المتحرر (ايونات‬, ‫خالل رحلة االلكترونات خالل الدائرة الكهربائية وتصل الى العملة المعدنية‬ ‫ ايونات الهيدروجين الموجبة وااللكترونات المتحررة من الهيدروجين ( المعروف بغاز‬.‫الهيدروجين)حول عصير الليمون‬ ‫ وعند النظر عن قرب واثناء تشغيل المصباح هل يمكنك ان ترى فقاعات صغيره عند موقع مالمسة العملة‬.)‫الهيدروجين‬ ,‫بالليمونة‬ Because the breaking and making of chemical bonds inside the lemon cause electrons to move, the lemon, nail, and penny together are a battery! . ‫ والعملة جميعها‬,‫ والمسمار‬,‫ الليمونة‬,‫وبسبب كسر اواصر وتكوين اواصر جديده داخل الليمونة يسبب انتقال االلكترونات‬ ‫كونت البطارية‬

Where does this happen in real life? ‫اين يحدث هذا في الحياة اليومية الواقعية ؟‬

We rely on batteries to power our phones, laptop computers, toys, and some scooters. Some batteries are rechargeable and can be used over again, while others run out. Some are big, like the batteries that store energy generated from windmills and others are small, like the ones used to power hearing aids. Batteries are made of different things, too. You can get a hint about what they are made of from their names, such as alkaline batteries or lithium-ion batteries. These names describe the different chemistries used inside the battery to store and release energy. www.acs.org/outreach Hands-on Chemistry Activities

© 2020 American Chemical Society Build a Lemon Battery, At-Home, Page 5

‫نحن نعتمد على البطاريات لتشغيل هواتفنا ‪ ،‬وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ‪ ،‬واأللعاب ‪ ،‬وبعض الدراجات البخارية‪ .‬بعض‬ ‫البطاريات قابلة إلعادة الشحن ويمكن استخدامها مرة أخرى ‪ ،‬بينما ينفد البعض اآلخر‪ .‬بعضها كبير ‪ ،‬مثل البطاريات التي تخزن‬ ‫الطاقة المتولدة من طواحين الهواء والبعض اآلخر صغير ‪ ،‬مثل تلك المستخدمة لتشغيل المعينات السمعية‪ .‬البطاريات مصنوعة‬ ‫من أشياء مختلفة أيضًا‪ .‬يمكنك الحصول على تلميح حول مكوناتها من أسمائها ‪ ،‬مثل البطاريات القلوية أو بطاريات أيون الليثيوم‪.‬‬ ‫تصف هذه األسماء الكيمياء المختلفة المستخدمة داخل البطارية لتخزين وإطالق الطاقة‪.‬‬

‫‪The specific chemical reactions in each battery type are different, but they all share something‬‬ ‫‪in common: The chemical reactions involve gaining and losing electrons at electrodes. The‬‬ ‫‪easiest way for electrons to get from one electrode to the other, is not the short distance inside‬‬ ‫‪the battery. It is actually out the anode, through your favorite electronic device and into the‬‬ ‫!‪cathode. This is how batteries power our electronic devices‬‬

‫تختلف التفاعالت الكيميائية المحددة في كل نوع من أنواع البطاريات ‪ ،‬لكنها تشترك جميعًا في شيء مشترك‪ :‬تتضمن التفاعالت‬ ‫الكيميائية اكتساب وفقدان اإللكترونات عند األقطاب الكهربائية‪ .‬أسهل طريقة النتقال اإللكترونات من قطب كهربائي إلى آخر‬ ‫ليست قصر المسافة داخل البطارية‪ .‬إنه في الواقع خارج األنود ‪ ،‬من خالل جهازك اإللكتروني المفضل وإلى الكاثود‪ .‬هذه هي‬ ‫الطريقة التي تعمل بها البطاريات على تشغيل أجهزتنا اإللكترونية !‬

‫‪© 2020 American Chemical Society‬‬ ‫‪Build a Lemon Battery, At-Home, Page 6‬‬

‫‪www.acs.org/outreach‬‬ ‫‪Hands-on Chemistry Activities‬‬