metallenes spenningsrekke

Notat:

Dette forsøket vises rart, jeg tror det er fordi jeg kopierte reaksjonslikningene. Jeg har prøvd å endre det men det gikk ikke! 

Hensikt:

Vi skulle finne ut hva som skjer om du legger kobbertråd i sølvnitratløsning, og hvorfor det skjer.

Teori:

For å forstå hva som skjer i dette eksperimentet må vi se på spenningsrekka. Spenningsrekka er en oversikt over metaller. Den er ordnet etter spenningspotensialet i metallet, og nederst på spenningsrekka (dette finner vi til høyre i det periodiske systemet) ligger de edle metallene som skjelden gir fra seg elektroner. Disse tar da til seg elektroner, dette kaller vi at de blir redusert. Metaller som ligger langt ned på spenningsrekka kan vi finne f.eks gull, platina og sølv. Til venstre i periodesystemet finner vi de uedle metallene. De ligger høyest på spenningsrekka, og de vil gi fra seg sine elektroner til de edle metallene. Vi sier at de oksiderer. Jo høyere metallene ligger i spenningsrekka, jo enklere oksiderer de. Noen metaller som ligger høyt på lista er jern og kobber.

Utstyr:

• kobbertråd
• sølvnitratløsning

Fremgangsmåte:

Vi lagde en figur av kobbertråden og la den oppi sølvnitratløsningen. Så observerte vi hva som skjedde.

Observasjoner:

Nesten med en gang vi la kobberet ned i sølvnitratet la det seg et sølvbelegg på kobberet. Jo mer sølv kobberet fikk på seg, jo grønnere ble sølvnitratet. Etter hvert som kobberet fikk et tykkere lag med sølv ble vannet grønnere. 

(Her skulle det være en video av våre observasjoner, men denne fungerte det ikke å legge inn)

Konklusjon/hvorfor:

Sølvnitratet vi brukte er en løsning hvor sølvionene er frie. Disse vil legge seg på kobberet når vi legger den nedi. Under redoksreaksjonen er det sølvionene som reduseres fordi de tar opp elektroner fra kobberionene. Reaksjonslikningen vi får da ser slik ut: h Ag⁺+e^- -->Ag 

Her ser vi at sølvionene fester seg på kobberet. Det er derfor vi tydelig kan se et lag med sølv rundt kobbertråden. 

Etter at denne reaksjonen har vært, har ikke kobberionene noen elektroner i ytterste skall. Kobberionene løsner derfor fra kobbergjenstandene og ligger nå løst i sølvnitratsløsningen. Denne reaksjonslikningen ser slik ut: 

Cu-->Cu²+2e^-

Det som vil skje etter en stund er at sølvionene og kobberionene vil bytte plass. Sølvnitratet blir da til kobbernitrat (kobberet oksiderer ut i væsken). Dette ser vi tydelig ved at løsningen blir blå/grønn. Sølvionene som var i løsningen blir til metallisk sølv. Den endelige redoksreaksjonen blir da Cu+2Ag⁺ à Cu²⁺+2Ag

Vi kan bruke spenningsrekka til å forklare hvorfor sølvionene tar til seg elektroner fra kobberionene. Det er fordi Kobberionene ligger høyere oppe på spenningsrekka, og ved å se på dette skjønner vi at de enklere vil oksidere. Sølv ligger langt nede på lista og gir derfor nesten aldri fra seg elektroner. Ut ifra dette kan vi se at om vi la en sølvbit i kobberløsning ville ingenting skjedd. 

Kilder:

Ndla.no

Naturfag 3

Galvanisk element- Daniellcelle

Teori:

Redoksreaksjoner er den vanligste reaksjonstypen vi kjenner til. Mange av reaksjonene i kroppen er av denne typen, det dreier seg altså ikke bare om batterier. En redoksreaksjon er en reaksjon der det skjer en elektronoverføring. Redoks kommer fra ordene oksidasjon og reduksjon. Oksidasjon er når et atom eller ion gir fra seg elektroner, og reduksjon er når det tar til seg elektroner. 

En galvansk celle består av to poler, og mellom disse er en elektrolytt. Den negative polen oksiderer og det avgis elektroner. På den positive polen foregår en reduksjon, og de positive elektronene tas opp.
I 1836 laget den franske forskeren John Frederic Daniell den første galvaniske cellen, og den inneholdt en sinkstang i en sinkløsning og en kobberstang i en kobberløsning. Dette kalles en Daniellcelle, og denne avgir energi i form av strøm.

En galvanisk celle er to halvceller som er bundet sammen av en saltbro. Daniellcellen med kobber og sinkstaver er en galvanisk celle der sinkstaven er en halvcelle, og kobberstaven er den andre halvdelen. Saltbroen som binder sammen inneholder en saltløsning som leder strøm. Den er en elektrolytt, men den sørger kun for at strømkjeden er lukket. Den deltar ikke i reaksjonen som danner elektrisk energi.

Utstyr:

• 3 begerglass
• tørkepapir
• natriumsulfat
• kobbersulfat
• sinksulfat
• kobber og sink-elektroder
• multimeter
• ledning 

Fremgangsmåte:

Vi lagde to forskjellige løsninger i hvert sitt begerglass, ett med kobberløsning og ett med sinkløsning.

Så lagde vi en løsning av natriumsulfat i vann og rullet papiret før vi la det ned i løsningen. Dette gjør at vi får en saltbro. Så la vi kobberelektroden i sinkløsningen og sinkelektroden i kobberløsningen. Vi koblet elektrodene på ledninger som førte til et multimeter, slik at vi kan måle spenningen.

Deretter la vi saltbroen slik at begerglassene blir koblet sammen. Dette gjør at det går strøm mellom løsningene. Vi måler spenningen ved hjelp av multimeteret. 

Observasjoner

I første forsøk hadde vi en for liten saltbro, så vi fikk kun 0.2V utslag på multimeteret. For å fikse dette lagde vi en mer konsentrert saltløsning, og lagde papirrull av to ark. Dette gjorde at vi fikk høyere spenning, altså 0,5V. Vi ønsket å komme så nær potensialet til cellen, altså 1,1V, så vi tok tre ark med tørkerull og enda mer konsentrert saltløsning. Nå kom vi opp til 0,7 V.

Feilkilder

• forurensning i begerglass eller annet utstyr
• feilkoblinger
• feil utslag på multimeteret
• feil avlesning av multimeteret

Konklusjon

Vi kan produsere en Daniellcelle som produserer strøm, men siden vi ikke får den ren nok vil vi ikke kunne utnytte dens fulle potensiale. Allikevel har vi lært at vi kan lage en fungerende strømkrets.
Det som skjer i sink-halvdelen er at de avgir to elektroner: Zn --> Zn^2+ --> 2e-
i kobberhalvdelen tar kobberionene opp to elektroner: Cu^2+ --> 2e- --> Cu