Galvaniske elementer, batterier og daniellcelle
Galvanisk element omdanner kjemisk energi til elektrisk energi, og blir brukt i batterier. Et galvanisk element består av to poler i hver halvcelle. I mellom halvcellene finnes det elektrolytt som leder strøm. Det vil si at redoksreaksjonene mellom to stoffer i et batteri avgir strøm. Spenningen mellom to elektroner er avhengig av hvor metallene er plassert i spenningsrekka.
Spenningen mellom polene i et galvanisk element kalles "den elektromotoriske spenningen" eller ems. For å få en hyppig reaskjon og høy spenning må vi bruke stoffer som står lengt fra hverandre i spenningsrekka.
Batteri er en komponent hvor det er lagret energi i kjemisk form, og som kan avgi den i elektrisk form. Et batteri frigjør energien sin ved hjelp av en redoksreaksjon. Det finnes to typer batterier eller celler, kalt primær- og sekundærceller. Primærcellene kan ikke lades opp igjen når den er utladet. Den har også høyere kapasitet og spenning enn sekundær. Sekundær kan altså lades opp igjen når det har blit utladet.
Daniellcelle er et galvanisk element som består av to poler i halvceller og en elektrolytt. Disse halvcellene er bundet til hverandre ved hjelp av en saltbro. Saltbroen inneholder en elektrolytt som leder strøm, samtidig som den unngår at løsningene i de to halvcellene blander seg. Gjennom den ytre strømkretsen går det elektroner fra sinkstanga over til kobberstanga.
John Frederic Daniell oppfant daniellcellen som besto av kobber og sink. Den positive polplaten var av kobber i kobbersulfat, men den negative polplaten var av sink som sto i svovelsyre. I dag er daniellcellen betegnelsen på ulike typer celler med kobber/kobbersulfat og sink/sinksulfat.
Forsøk 1
SITRONBATTERI
Hypotese: Jeg tror at vi vil kunne få strøm når vi setter en sinkspiker og kobbermynt i sitronen. Men jeg tror ikke spenningen vil være høy.
Utstyr: Voltmeter, sitron, kobbermynt, sinkspikeren, ledninger og krokodilleklemmer.
Fremgangsmåte: Først puttet vi kobbermynten og sinkspinkeren i ketchup. Ketchup etser bort det øverste laget, slik at vi vil få en bedre effekt. Deretter klemte jeg sitronen uten at skallet sprakk. Dette var for at den skulle bli myk inni.
Når den var myk nok, puttet vi kobbermynten og sinkspikeren ned i sitronen. Så tok vi krokodilleklemmerne på den svarte og den røde ledningen. Etter å ha gjort dette, festet vi ledningene til volmeteren. Så tok vi krokodilleklemmerne med ledningen på kobbermynten og sinkspikeren. Når vi så på voltmeteren, så vi at pila i volmeteret gikk oppover. Det betyr at det hadde blitt en spenning i sitronen, slik at det ble ført strøm. Det var relativt lite, men det var en
spenning.
Utstyr: Voltmeter, sitron, kobbermynt, sinkspikeren, ledninger og krokodilleklemmer.
Fremgangsmåte: Først puttet vi kobbermynten og sinkspinkeren i ketchup. Ketchup etser bort det øverste laget, slik at vi vil få en bedre effekt. Deretter klemte jeg sitronen uten at skallet sprakk. Dette var for at den skulle bli myk inni.
Når den var myk nok, puttet vi kobbermynten og sinkspikeren ned i sitronen. Så tok vi krokodilleklemmerne på den svarte og den røde ledningen. Etter å ha gjort dette, festet vi ledningene til volmeteren. Så tok vi krokodilleklemmerne med ledningen på kobbermynten og sinkspikeren. Når vi så på voltmeteren, så vi at pila i volmeteret gikk oppover. Det betyr at det hadde blitt en spenning i sitronen, slik at det ble ført strøm. Det var relativt lite, men det var en
spenning.
Konklusjon: Spenningen vi fikk når vi puttet en kobbermynt og en sinkspiker i en sitron var lav. Dette regnet jeg med fordi metallene står nærmere hverandre i spenningsrekka.
Forsøk 2
DANIELLCELLE
Hypotese: Jeg tror at spenningen i dette forsøket vil være høyere enn i det første forsøket. Ut i fra spenningsrekken skjønner vi at sinkstangen som står i sinksulfat vil gi fra seg elektroner og føres over til kobberstangen i kobbersulfat. Sink står til venstre for kobbermetallet, og dermed vil sink gi fra seg til kobber.
Utstyr: Sinksulfat, sinkstang, krokodilleklemmer, volmeter, ledninger, kobberstang, kobbersulfat og en "hjemmelaget" saltbro av papir.
Fremgangsmåte: Først pusset vi litt på sinkstangen og kobberstangen. Som i forsøk 1, var dette for at metallene lettere skulle gi og motta elektroner. Deretter puttet vi kobberstangen i kobbersulfatet, og sinkstangen i sinksulfatet. Så tok vi saltbroen og lagde en "bro" mellom de to begerglassene. For at vi skulle få sett spenningen, tok vi krokodilleklemmerne på ledningene og festet de til stengene.
Nå kunne vi se på volmeteret at spenningen i dette forsøket var høyere. Det betyr at det skjedde en redoksreaksjon. Sinkmetallet oksideres og gir fra seg elektroner til kobberet. Halvcellene er bundet sammen via saltbroen som er plassert og lager en bro mellom kobberet og sinket. Saltbroen inneholder en løsning som leder strøm mellom halvcellene, uten at løsningen i begerglassene blander seg. Men saltbroen er likevel ikke med i redoksreaskjonen. det er en ytre strømkrets som sender elektroner fra sinkstangen til kobberstangen.
Som vi kan se på volmeteret ble spenningen mye høyere i dette forsøket.
Konklusjon: Jeg har lært av dette forsøket at sinkmetallet gir fra seg elektroner over til kobbermetallet. Da vil den kjemiske energien bli omgjort til elektrisk energi.
