Galvaniske elementer

Sitronbatteri og Daniellcelle

I samarbeid med Lillian.

Det ene kan man lade opp og den ene kan man ikke lade opp.  Vi kan ikke lade opp sitronen. Til å lade et batteri så trenger vi to celler. Sitronen har bare en celle.

Teori: En galvanisk celle har to poler, positiv og negativ. Den positive er kobber og den negative er sink. Sink likker et stykke unna kobberet. I den negative polen foregår det en oksidasjon, at et elektron går fra det ene atomet til et annet. I den positive polen skjer det en reduskjon, at elektronene som ble sluppet ut, blir tatt opp av det andre atomet. I denne øvelsen bruker vi en elektrolytt til å danne en bro så vi kan lede strøm fra det ene begerglasset til det andre. Dette kan hjelpe oss til å lage et batteri.

Sitronbatteri 

Utstyr:

Sitron/sitrus

Spenningsmåler

Galvanisk element

Femitøring

Krokodilleklemmer

Voltmeter

Magnesium

Bly

Sinkbit

Utstyr til forsøk 1

Hensikt: Hensikten med forsøket er å se hvilket av de to batteriene som kan lades opp og hvilket som gir høyest spenning.

Hypotese: Jeg tror at sitron batteriet kommer til å få mindre ladninger enn daniellbatteriet fordi det bare er en celle som skal dele på to gjenstander.

Metode: Vi rullet sitronen litt for å få ut litt av saften inni sitronen. Vi putter deretter en kobber mynt (en femtiøring) inni sitronen som skulle være der fast. Vi bytter elemtentene på andre siden av sitroenne hver gang. Og satte på krokodilleklemmene på hver av bitene vi satt inn. Det ble brukt en spiker, sinktråd, magnesiumsbånd og bly. Hver av de ga forskjellig resultat

Å galvaniserer betyr å legge noe på.

Forsøk 1:

Galvanisk spiker + kobber = 0,1 volt

Sink + kobber = 0,2 og en halv volt

Magnesium + kobber = 0,5, viser 0,4 volt

Bly + kobber = 0,1 volt

Vi fikk større ladning på magnesium fordi den ligger lenger unna kobber i spenningsrekka.

Galvanisk element og kobber, måling på høyre side.

Sink og kobber, måling på høyre side.

Magnesium og kobber, måling på høyre side.

                                                                                                

    

Bly og kobber, måling på høyre side.

Forsøk 2:

Daniellcelle

Utstyr:

Spenningsmåler - voltmeter

Krokodilleklemmer + ledninger

Kobberstang

Sinkstang

Kobbersulfatløsning

Sinksulfatløsning

Saltbro – Natriumsulfat

Utstyr til forsøk 2

Metode: 
Vi helte kobbersulfatløsning og sinksulfatløsning i hver sine begerklass. Kobbersulfatet fikk en sinkstang i begeret, mens sinksulfatet fikk en kobberstang i begeret. Deretter klemte vi fast krokodilleklemmer til hver av stengene (+ og -) til spenningsmåleren. Til slutt så satte vi inn en saltbro altså Natriumsulfat i væskene mellom hver av begereglassene. 

Hypotese:

Vi kommer til å få en spenning på mellom 0,5 -> 1 volt

Resultat: 0,9 volt

Bildet av fremgangsmåten og hele opperasjonen. På filmen ser vi at spenningsmåleren stiger til 1 volt.
Konklusjon: Det viser seg i mitt forsøk at Daniellcellen gir større spenning enn sitronbatteriet. 

Enkle redoksreaksjoner 

Utstyr:

2 eller 3 små begerglass, 

Sinksulfatløsning,

Kobbersulfat, 

Sølvnitrat,

Sink,

Kobber,

Vernebriller. 

Hensikt: Hensikten med elevundersøkelse er å legge et sølvbelegg på kobberet, og et rustbelegg på sinkbiten.

Teori: En redoksreaksjon er en reaksjon der det skjer en elektronoverføring. Oksidasjon framkommer når vi har et atom eller et ion gir fra seg ett eller flere elektroner. Vi får til en reduksjon når vi har et atom eller en ion som tar opp ett eller flere elektroner.

Metode: Vi helte først kobbersulfatløsningen og sinksulfatløsningen i hver sine glassberger. Vi puttet en sinkbit i kobberløsningen og en kobberbit i sinkløsningen, og ventet på at noe skulle skje (resultatet står lenger nede) Vi helte ut sinkløsningen med kobberbiten, siden det var den der det ikke skjedde noe i. Og vi flyte på med Sølvnitratløsningen og puttet inn en kobberbit.

Spenningsreka: Li,Na,Mg,Al,Zn,Fe,Ni,Sn,Pb,H,Cu,Ag,Hg,Au,Pt

Hypotese 1 (kobbertråd i sinksulfatløsning): Det vil bli en liten reaksjon. Den danner et belegg på kobbertråden.

Hypotese 2 (Sinkbit i kobbersulfatløsning) : Det vil ikke skje noen som helst andre veien.

Hypotese 3 (Kobbertråd og sølvnitratløsning) : Kobbertråden får et sølvbelegg.

Konklusjon av hypotesen:

Hypotese 1: Det skjedde ingenting. Det ble byttet mellom hypotese 1 og 2.

Hypotese 2: Sinkbiten fikk et svartbelegg. Hypotesen var feil.

Hypotese 3: Det samme som jeg tenkte i hypotesen skjedde.

Forsøk 1

Svar på spørsmålene:
1. I det ene begerglasset er det en kobbertråd i sinksulfatløsning, denne kombinasjonen gir ingen reaksjon. I det andre begeret blir det lagt en sinkbit i en kobbersulfatløsning, sinkbiten fikk et rustent belegg.

2. Det er ingen reaksjon i sinksulfatløsningen. Grunnen til det er fordi kobber er på høyre siden av hydrogenet i spenningsrekka. Det betyr at kobberet er en edelmetall, og er stabilt, derfor er det vanskelig å avgi elektroner. Og det er også grunnen til at vi får en reaksjon i det andre begerglasset, fordi når vi putter sink i kobbersulfatløsning så er plutselig sink på venstre siden av hydrogenet, og det atomet har mye letter for å avgi elektroner. Derfor får vi reaksjon i sink-kobber men ikke kobber-sink.

3. Rust blir dannet på sinkbiten.

4. Kobberionene skaper den blå fargen. Jo lenger sinkbiten står i løsningen jo mindre blått blir løsningen. Fordi sinkbiten drar ut kobberionene ut av væsken og derfor blir det dannet kobber/rustbelegg på sinkbiten. Til slutt så har væsken blitt til sinksulfatløsning.

5. Sink blir oksidert, fordi den gir fra seg to elektroner, mens kobberet blir redusert fordi det tar opp to elektroner. Reaksjonslikningen for dette er: Cu²⁺ + Zn → Cu + Zn²⁺

6. Plasseringen forteller meg i spenningsrekka at sinken har mye lettere for å gi fra seg elektroner enn hva kobber har. Når et atom står til høyre for hydrogenet har det vanskeligere for å gi fra seg elektroner, så det vil da si at alt det som står til venstre har lettere for å gi fra seg elektronene. 

                                                                                                              

                                                                                             

     Her har vi reaksjonen av rust på sinkbiten i kobbersulfatløsningen.

Forsøk 2

Svar på spørsmålene: 

1. Etter kort tid blir det dannet et sølvbelegg på kobbertråden.

2. Hvis vi hadde tatt en sølvbit inni kobbersulfatet så ville vi ikke fått noen reaksjon etter som at sølv er like etter kobber i spenningsrekka. Derfor så kan ikke kobberet gi fra seg elektroner til sølvet.

3. Det er sølv som blir dannet på kobbertråden. 

4. Reaksjonslikningen: 2 Ag⁺+ Cu → 2 Ag + Cu²⁺
Kobberet blir oksidert, så det blir til et kobberion. Det er kobberet som gir i fra seg elektroner. Mens sølvionet blir til redusert til sølv, og det blir redusert etter som at det tar til seg elektronene. Kobberet blir positivt ladd mens sølvet blir negativt ladd.

5. De er like ved siden av hverandre. Det som er lengst til venstre har lettere for å gi ifra seg elektroner, mens hvis det skal gå fra høyre til venstre så er det mye vanskeligere.

6.  Begerglasset begynner å bli smålig blå etter en kort stund. Etter en time så er fargen på sølvnitratløsningen veldig dypblå. Alt sølvnitratet blir tatt in av kobberet. Og til slutt så står vi igjen med en væske der det kun er en sølvbit i glasset og vi har fått kobbersulfatløsningen som væsken i glasset. Kobberionet som blir belagt av sølv gir selvfølgelig denne blå fargen. Det er som om ionene bytter plass med hverandre, sølvet fra sølvnitratløsningen legget på kobbertråden, og kobberet fra tråden blir til  kobbersulfatløsningen.

Her har vi kobbertråden som har stått i sølvnitratløsnigen i 2 minutter.

                Her sammenligner vi kobbertråden belagt av sølv med et annet eksemplar som har stått en time. Man ser forskjellen godt etter som at blåfargen ser veldig blå ut, og sølvet ser mer eller mindre skittent ut.

Vi brenner magnesium (Mg)

Elevundersøkelse var i samarbeid med Lillian. 

Utstyr:

Magnesiumbånd

Digeltang

Porselensskål

Gassbrenner

Fyrstikker

Vernebriller

Hypotese: Når magnesiumet brenner så kommer det til å minne om et stjerneskudd, bare mye kraftigere.

Hensikt: 

Vi skulle se om det gikk an å brenne magnesium ig hvodan det i tileffett ser ut. Og hva som blir dannet når vi brenner det. Magnesium gir fra seg 2 elektroner til oksygen. Magnesium går igjennom oksydasjon, mens oksygen går igjennom reduksjon

Teori: Magnesium er et grunnstoff, som tilhører metallgruppa.Det har det kjemiske symbolet Mg og har atomnummer 12 i periodesystemet. Magnesium brukt til fyrverker, drivstoff, binnemiddel for trabletter, kalk, talkum og mye mer.

Oksygen er også et grunnstoff i periodesystemet som tilhører gassgruppen. Den har atomnummer 8.

En redoksreaksjon er en kjemisk reaksjon der et stoff blir redusert og et annet blir oksidert. At noe oksiderer betyr at ladningen til stoffet øker, altså at elektroner blir fjernet fra det. Og når noe blir redusert betyr det at det tar til seg elektronene fra det ene atomet som ga det fra seg.

Metode:

Vi tok på oss de fancy vernebrillene og kom i gang. Tente på gassbrenneren mens vi holdt en brennende fyrstikk over den. Gassbrenneren brant, og jeg brukte dingeltangen til å holde magnesiumbåndet over den brennende flammen. 
Rask så la jeg det glødende magnesiumbåndet inni porselenskålen. Inni den så lyste båndet som et stjerneskudd på nyttårsaften, etter et minutt eller to sluknet flammen. Og vi satt igjen med et talkum lignende pudder.

Her tennes gassbrenneren på, og magnesiumbåndet tennes over den.

Flammen blusser opp. 

Her antennes magnesiumet. Vi ser en røyksky som stiger.

Magnesiumet har nådd klimakspunktet

Det sterke lyset brenner inni porselensskålen.

Sakte med sinkkert så begynner "flammen" å slukne.

Close up.

Her er magnesiumet nesten utbrent.

Det som er igjen i skåla av den sterke reaksjonen. Ert hvitt, talkumlignende pudder (når man kommer i kontakt med det ) som gjør at huden på hendene blir tørre i kontakt med den.

1. Oksygenet tar til seg de to elektronene som magnesiumet ga ut. Altså oksygenet ble redusert.
2. Megnesiummetallet blir oksidert til magnesiumoksid. Og formelen for den er Mg + O2= 2MgO
3. Redosreaksjonen er at magnesiumet gir fra seg to elektroner til oksygenet. Dermed så oksideres magnesiumet og oksygenet reduseres. Magnesiumet får en positiv ladning og oksygenet får en negativ ladning.
4. En redosreaksjon med et annet navn kalles for forbrenning. Hvis metallet har et høyt brennpunkt så blir det ikke noe igjen av metallet som startet å brenne.

Kilder:
https://no.wikipedia.org/wiki/Redoksreaksjon
https://no.wikipedia.org/wiki/Oksygen
https://no.wikipedia.org/wiki/Magnesium