Kurbağa pili

(sol üst) 1845, Matteucci'nin kurbağa pili; (alt) 1818, Aldini'nin kurbağa pili; (sağ üst) gazların kurbağa piline kontrollü salınımı için kullanılan aparat

Kurbağa pili, birçok ölü kurbağanın (ya da bazen diri olanlarının) seri olarak bağlanarak pilin hücrelerini oluşturduğu elektrokimyasal pildir. Aslında bir tür biyopildir. Elektrik ile ilgili ilk akademik çalışmalar ve bilimsel araştırmalar için kullanılmıştır.

Pilin çalışma prensibi, 18. ve 19. yüzyıllarda tam olarak anlaşılmamış da olsa, kaslardaki hasara bağlı oluşan yaralanma potansiyelidir. Potansiyel; kurbağa kaslarının kesilmesiyle tesadüfen ortaya çıkmıştır.

Kurbağa pili; herhangi sayıda, herhangi bir hayvandan yapılabilen biyopiller için bir örnektir. Bu tip piller için kullanılan genel terim kas yığınıdır.

Daha önce örnekleri bulunmasına rağmen, iyi bilinen ilk kurbağa pili 1845 yılında Carlo Matteucci tarafından yapılmıştır. Matteucci ayrıca başka hayvanlar ile de pil yapmıştır. Giovanni Aldini ise öküz kafalarından bir pil oluşturmuştur.

Önbilgi

Elektrikle ilgili araştırmaların ilk zamanlarında, akımı tespit etmenin genel yolu kurbağa bacağı galvanoscope kullanmaktı. Galvanoskop için kullanılmak üzere, araştırmacılar bir canlı kurbağa stoğu bulundururdu. Bu yüzden kurbağalar diğer deneylerde de kullanılabilecek iyi bir materyaldi. Küçüktü, bakımı kolaydı ve bacakları özellikle elektrik akımına karşı diğer adaylar arasından açık ara en iyi tepkiyi verendi.

Hazırlık

Kurbağanın kalçalarının yarısından oluşturulmuş bir dizi

Pil yapımı için kurbağanın kalçalarını kullanmak yaygındı. Kurbağa bacaklarının önce derisi yüzülür ve diz kapağından aşağısı kesilip atılırdı. Bu işlem yapılırken kasların zarar görmesi sonuçları kötü etkileyecektir. Daha sonrasında kalça kası enine ikiye ayrılıp iki tane yarı-kalça kas kütlesi elde edilirdi. Sadece alttaki konik biçimli parça saklanırdı. Bu yarı kalçalar daha sonra verniklenmiş ahşap bir yalıtkan üzerine, birbiriyle iç içe geçirilir, konik uçlu dış yüzey, kesik yüzeyin içine itilirdi. Bu yığının uçları suyun içerisine yerleştirilip, tahtaya konulur ve böylelikle pilin uçları oluşturulurdu.

İç yüzeyin dış yüzeye bağlı olması, kasların içeriden dışarıya doğru elektrik iletimi yapması teorisine olan yanlış hatalı inanıştan dolayıdır. Artık yarı kalçaların kaslara olan büyük hasardan dolayı elektrik üretmede daha başarılı olduğu bilinmektedir. Bu yaralanmadan dolayı elektrik potansiyelinin artması, sınır potansiyeli ya da yaralanma potansiyeli olarak bilir.

Başka şekillerde de kullanım olabilir. Örneğin tüm arkabacaklar siyatik sinirleri açığa çıkartarak başka bir bacağa bağlanabilir. Kurbağanın tümü bile kullanılabilir. Daha iyi sonuçlar verdiği için bacakları yarım kalça şeklinde hazırlamak, bazıları için çok zaman aldığından dolayı çoğu deneyci kurbağaları bütün olarak kullanmıştır.

Tarih

Bird, kurbağa pili diyagramı 1848

İlk kurbağa pili Eusebio Valli tarafından 1790'larda 10 kurbağalık bir bir zincir ile oluşturulmuştur. Valli yaptıklarının sonuçlarını anlamakta zorlanmış; hayvansal elektriğin(galvanic) metal-metal elektrikten(voltaik) çok farklı bir olgu olduğunu düşündüğü için Luigi Galvani'yi takip etmiştir. Alessandro Volta, teorisini voltaik pili yapmasıyla ispatlanmıştır, hem de hiçbir hayvan kullanmadan. Valli'nin kendisini yanlış tarafta bulması ve daha sonrasında ortada olan kanıtlara rağmen düşüncelerini değiştirmemekte kararlı kalması, onun çalışmalarının geriye düşmesine ve kurbağa pilinin belgelenmeyip, şu an hakkında çok az bilinmesine sebep olmuştur.

Aldini - 1803 öküz kafası pil.

Leopoldo Nobili; 1818 yılında bütün kurbağa bacaklarından bir kurbağa pili yapmış ve buna kurbağa yığını demiştir. Bunu hayvansal elektriği araştırmak için kullanmış, fakat deneyleri, gerçek elektrik kaynağının harici bir devredeki farklı metaller olduğunu savunan Volta tarafından ağır bir şekilde eleştirilmiştir. Volta'ya göre kurbağa bacaklarındaki sıvılar sadece elektroliti sağlamaktaydı.

İyi bilinen ilk kurbağa pilini Carlo Matteucci oluşturdu. 1845 yılında Michael Faraday tarafından Royal Society'e onun adına sunulan bir makalede açıklanmıştı. Daha sonrasında tıp öğrencilerinin popüler fizik ders kitaplarından biri olan olan Golding Bird'in Elements of Natural Philosophy (Doğal Felsefe Unsurları) kitabında yer aldı. Matteucci, kurbağa bataryasını 12-14 kurbağa yarı-kalçasından oluşturmuştu. Yarı kalça pilin hatalı teoriye dayanmasına rağmen, Mateuccinin pili potasyum iyodürü ayrıştıracak kadar güçlüydü. Mateucci bu düzenekle, Volta'nın Nobili'ye yöneltmiş olduğu eleştiriyi cevaplamayı ve tamamen biyolojik materyallerden bir devre kurarak hayvansal elektriğin gerçekten olduğunu ispatlamayı hedeflemişti. Mateucci ayrıca boşluğun, çeşitli gazların ve zehirlerin kurbağa pili üzerindeki etkilerini araştırdı ve canlı hayvanı zehirleyecek ya da ölümcül olabilecek bir madde olduğunda dahi pilin çalışmaya devam ettiği sonucuna vardı.

Pil bileşenleri olarak hizmete zorlanan canlılar sadece kurbağalar değildi. 1803 yılında Giovanni Aldini henüz öldürülmüş bir öküz başından elektrik elde edilebileceğini deney ile gösterdi. Devre deneycinin vücudu ile tamamlandığında öküzün dili ve kulaklarında kullanılan kurbağa galvanoskopunun tepki verdiği gözlendi. Aldini iki ya da üç başı pile bağladığında ise sonuç çok daha iyiydi. Daha sonralarda, 1840'lı yıllarda Mateucci ayrıca elektrikli yılan pili, güvercin pili ve tavşan pili oluşturdu. Dahası canlı güvercinlerin göğüs kısmında yara açarak diğer bir güvercinin bedenine bağlayıp canlı güvercin pili oluşturdu. Matteucci bu dizaynın aslında zaten bilinen canlı kurbağa dizaynının prensibine dayandığını belirtti.