GALVANISK ELEMENT - SITRONBATTERI & DANIELLCELLEN

Daniel Espegren Dutta | 3MKA | 20. April 2015

Forsøk #1:

Hensikt:

Forstå hvordan en Daniellcelle (galvanisk celle) er oppbygd og hvordan den fungerer.

Utstyr:

• 3x Begerglass
• 1x Cu (kobber) stang
• 1x Zn (sink) stang
• Kobbersulfatløsning
• Sinksulfatløsning
• Stålull
• Papir
• Saltløsning (elektrolytt)
• Måleinstrument (voltmeter)
• Ledninger

Teori:

I en galvanisk celle er det to poler: En positiv pol (kobber) og en negativ pol (sink). I den negative polen skjer det en oksidasjon; elektroner avgis. I den positive polen skjer det en reduksjon; her tas elektronene opp. Dette kalles en redoksreaksjon (elektroner går fra et stoff til et annet). En elektrolytt brukes for å lede strøm og forbinde disse to polene sammen. Elektronene gir elektrisk energi til en ytre strømkrets.

I en redoksreaksjon bruker vi metaller fra spenningsrekka:
Li, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, Cu, Ag, Hg, Au, Pt

Jo lengre avstanden er fra hverandre, dess større blir spenningen. Dessuten vil stoffet lengst til venstre være negativ pol

Fremgangsmåte:

1. Finn fram alt av utstyr
2. Hvert begerglass fylles med hver sin løsning
3. Rull sammen papiret og legg den i saltløsningen. Monter papiret på de to andre begerglassene slik at de blir koblet sammen
4. Gni stålullet gjentatte ganger på sink- og kobberstanga
5. Koble på ledningene i stengene og i voltmeteret
6. Legg kobberstanga i kobberløsningen og sinkstanga i sinkløsningen
7. Ved å se på voltmeteret kan vi se hvor stor spenningen blir

Utstyr fullt satt opp

Hypotese:

Da John Frederic Daniell gjorde dette forsøket i 1836, fikk han et utslag på 1.1 volt, noe som var nok til å kunne lyse opp en lyspære eller drive en liten elmotor. Jeg forventer et lignende resultat.

Resultat:

     Etter å ha prøvd med forskjellig tykkelse på papiret og mengden salt har vi fått et maksimalt utslag på 0.8 volt. 

Vårt største resultat vist på voltmeteret

Feilkilder:

Begerglasset med kobberløsningen hadde en grønnaktig farge, noe den ikke skulle ha. Jeg mistenker at glasset ikke var rent. Dette kan ha påvirket kretsen vår og dermed gitt oss et dårligere resultat.

Et vått papir renner når det plukkes opp. Dette kan være en annen feilkilde ettersom vi kan ha dryppet noen dråper i feil løsning når vi skulle bytte elektrolytt. 

Det må være noe galt med kobberløsningen

Konklusjon:
Vi klarte å lage en fullfungerende Daniellcelle, men fikk et litt mindre utslag enn forventet. Det er åpenbart at strømmen bevegde seg fra pol til pol og vi har dermed utført en redoksreaksjon. Dette gjør det lettere å forstå hvordan et batteri funker. 



Forsøk #2:

Vi gjorde et lignende forsøk tidligere, men med en sitron istedenfor. Her ble sitronen brukt som en elektrolytt for å lede strømmen.

Vi presset inn en kobbermynt og en spiker (sink) i sitronen og monterte på ledninger. Ledningene var koblet til et voltmeter.

Resultatet ble ikke stort, men den funket ihvertfall!

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.