Hensikt:
Bygge et fungerende galvanisk element som skaper en kjemisk reaksjon. Lære mer om batterier og hvordan disse fungerer.
Utstyr:
- Tre begerglass
- En Cu stang
- Kobbersulfat
- En Zn stang
- Sinksulfat
- Papir til saltbro
- En saltløsning (elektrolytt)
- To objekter til røring
- To ledninger til ytre strømkrets
- Et måleinstrument (for å se spenning)
- Propell
Teori:
Daniellceellen ble først laget av den engelske kjemikeren John Frederic Daniell i 1836. Dette er en galvanisk celle som består av en sinkstang i en sinkløsning og en kobberstang i en kobberløsning. Ved å skape en redoksreaksjon i de to stoffene (reduskjon og oksidasjon) overføres den kjemiske energien til elektrisk energi. Saltbroen som forbinder stoffene fungerer som en leder (elektrolytt) for strømmen og lukker kretsen. En Daniellcelle kan produsere strøm opp mot 1,1 V.
I en redoksreaksjon går elektroner fra et stoff til et annet. Her avgir sinket to elektroner og blir oksidert, stoffet blir til en positiv ion. De to elektronene overføres via saltbroen til kobberet. Kobberet tar til seg elektronene og blir redusert, stoffet blir til en negativ ion. Slik reagerer stoffene med hverandre og skaper overskuddsenergi.
2. Fyll begerglassene med sulfatløsning (kobber og sink), samt et begerglass med vann og salt. Ta først vann i glassene og deretter en halv teskje med pulver (boksene er merket med type). Det er mulig å variere saltmengden for optimal effekt. Glassene må røres rundt til de er tilstrekkelig blandet.
Resultat:
Etter å ha montert cellen og gjort justeringer på saltbroen (mindre papir og mer salt) fikk vi et utslag på 0,8 V.
Konklusjon:
Vi lagde et fullt fungerende galvanisk element som produserte strøm fra redoksreaksjoner. Cellen fungerte som et batteri og produserte strøm. Det å forstå kjemiske reaksjoner er viktig for å skjønne hvordan batterier og mobile energikilder fungerer.
Svar på spørsmål:
Feilkilder:
Mulige feilkilder kan være forurensning eller dårlig vask av utstyr. Dersom de ulike sulfatløsningene blir blandet vil det også påvirke resultatene. Viktig å være nøye med å skille utstyret før og under forsøket. Resultatet kan også påvirkes av mengde salt og tykkelse på saltbroen som skal lede strømmen.
Fremgangsmåte:
1. Finn frem alt av utstyr og ha en oversikt over hendelsesforløpet. Viktig at stoffene behandles på en riktig måte.
2. Fyll begerglassene med sulfatløsning (kobber og sink), samt et begerglass med vann og salt. Ta først vann i glassene og deretter en halv teskje med pulver (boksene er merket med type). Det er mulig å variere saltmengden for optimal effekt. Glassene må røres rundt til de er tilstrekkelig blandet.
3. Monter saltbroen. Rull sammen papiret til en tynn "ledning" (tykkelse og mengde salt kan eksprimenteres med for å få maksimal effekt) og dypp denne i saltløsningen. Legg så saltbroen mellom de to begerglassene med sink og kobber.
4. Gni sink- og kobberstengene med stålull, for best mulig effekt ved ledning av strøm.
5. Koble til ledningene i sink- og kobberstangen. Derretter koble den andre enden til enten et måleinstrument eller en propell (lyspære). Sørg for at ledningene er koblet på riktig mottaker på måleinstrumentet. Viktig at strømkretsen er sluttet for å få en korrekt avlesning.
6. Senk de to stengene ned i riktig sulfatløsning (negativ pol/sinkstang ned i sinksulfatet og positiv pol/kobberstangen ned i kobbersulfatet). Deretter se for utslag på måleinstrumentet og les av resultat.
Resultat:Etter å ha montert cellen og gjort justeringer på saltbroen (mindre papir og mer salt) fikk vi et utslag på 0,8 V.
Konklusjon:
Vi lagde et fullt fungerende galvanisk element som produserte strøm fra redoksreaksjoner. Cellen fungerte som et batteri og produserte strøm. Det å forstå kjemiske reaksjoner er viktig for å skjønne hvordan batterier og mobile energikilder fungerer.
Svar på spørsmål:
Hvorfor blir kobberstanga den positive polen og hvorfor blir sinkstanga den negative polen?
Kobber står lengst til høyre av de to metallene i den galvaniske spenningsrekka.
Metallet som løses opp hurtigst (til venstre i rekka) vil bli minuspol.
Jo større mellomrommet i rekka er, dess større blir spenninga.
Skriv ned reaksjonslikningene ved hver pol. Hva blir oksidert og hva blir redusert?
Oksidasjon: Atomet gir fra seg ett eller flere elektroner
Reduksjon: Atomet tar opp ett eller flere elektroner
I Daniellcellen vil kobberet ta ta imot elektronene fordi det er positiv pol (reduksjon) og sinket vil gi fra seg elektroner (oksidasjon) fordi den er negativ pol.
Reaksjonsligning i Sink:
Zn -> Zn2+ + 2e–
Sinkatomet gir fra seg 2 elektroner og blir til et Zn2+ -ion. Her skjer det en oksidasjon.
Reaksjonsligning i Kobber:
Cu2+ + 2e– -> Cu
Kobberionene blir redusert på grunn av elektronene som Sinket gir fra seg. Elektronene legger seg på Cu-stanga. Her skjer det en reduksjon.
Feilkilder:
Mulige feilkilder kan være forurensning eller dårlig vask av utstyr. Dersom de ulike sulfatløsningene blir blandet vil det også påvirke resultatene. Viktig å være nøye med å skille utstyret før og under forsøket. Resultatet kan også påvirkes av mengde salt og tykkelse på saltbroen som skal lede strømmen.
