Vi lager et galvanisk element/Daniellcelle

Denne gangen har vi hatt et forsøk som går ut på finne ut hvordan et batteri fungerer. Vi lager et galvanisk element.

Hensikten med dette forsøket var å lære om hvordan elektroner beveger seg og reagerer med hverandre for å skape strøm. Hensikten var å lære hvordan et batteri fungerer. 

Et galvanisk element omdanner kjemisk energi til elektrisk energi

For å få til dette forsøket trenger vi to forskjellige metaller og en elektrolytt. Spenningen mellom to metallelektroder er avhengig av hvor metallene er plassert i spenningsrekka. Jo større avstand det er mellom dem i spenningsrekken, desto større blir spenningen.

I et galvanisk element av to metaller vil det metallet som står til venstre i spenningsrekken bli den negative elektroden, i dette tilfellet Sink (Zn). Metallet som står til høyre i spenningsrekken vil bli den positive elektroden, i vårt forsøk Kobber (Cu).
Elektronene vandrer fra den negative polen til den positive, mens strømretningen er definert fra positiv pol til negativ pol

Reaksjonslikningen vil se slik ut: Zn(s) + Cu²⁺(aq) à Zn²⁺(aq) + Cu(s) + elektrisk energi
Sinkstanga er negativ pol og avgir to elektroner fra sinkatomene: Zn --> Zn²⁺ +2e^-

Kobberstanga er positiv pol. Der tar kobberionene opp to elektroner: Cu² + 2e^- --> Cu .( Cu2+ ionene blir redusert.)
Saltbro er et U- formet rør som inneholder en saltløsning, grunnen til at vi har en saltbro mellom disse to løsningene er at ioner av Zn og Cu skal kunne slippe gjennom uten at løsningene blander seg med hverandre.
I kaller også denne typen overføring av elektroner Daniellcellen. Jogn Frederic Daniell videreutviklet ideene om å bruke kobber og sinkplater stablet oppå hverandre for oppnå kortvarig strøm. Han laget Daniellcellen, som ga jevn strøm over lang tid.

I dag tror jeg at det vil bli et utslag på voltmeteret når elektronene fraktes fra det ene karet til det andre gjennom en saltbro av papir. Det vil dannes energi når vi har en minuspol og en plusspol. Elektroner fraktes gjennom væsken, og det vil oppstå reaksjoner.

For å fullføre dette forsøket trengte vi noe utstyr; 

Kobberstrimmel
Sinkstrimmel
2 små begerglass
2 ledninger
Voltmeter
Papir
Kobbersulfatløsning Cu(SO₄)₂ (1M)
Sinksulfatløsning ZnSo₄ (1M)
Kaliumnitratløsning KNO₃ (1M)

Vi startet med å finne frem utstyret og dyppet papirbiten i Kaliumnitratløsningen. Selv tilsatte vi Kobbersulfat og Sinksulfat i begrene blandet med lunket vann. I det ene begerglasset hadde vi kobbersulfatløsning Cu(SO₄)₂, i det andre hadde vi sinksulfatløsning ZnSO₄. I kobbersulfatløsningen Cu(SO₄)₂ satte vi kobberstrimmelen, og i det andre begerglasset som vi hadde sinksulfatløsning ZnSO₄ hadde vi en sinkstrimme.

Sink og kobber er to metaller som kan kalles for elektroder. Vi festet kobber- og sinkstrimmelen til en ledning hver. Disse to ledningene festet vi deretter på et voltmeter. Vi satte de to løsningene omtrent 5 cm fra hverandre. Etter vi hadde koblet opp og rørt om blandingene dyppet vi en avlang papirbit godt i kaliumnitratløsningen KNO₃. Papirstrimmelen hadde vi i begge løsningene; både kobbersulfatløsningen Cu(SO₄)₂ og sinksulfatløsningen ZnSO₄.Vi koblet papirbiten mellom de to begrene, slik at det berørte væsken i begge begrene. Den ene enden i den ene løsningen og den andre enden i den andre løsningen, slik at papirstrimmelen med kaliumnitratløsning KNO₃dannet en bro, en saltbro. 

Utslaget er 0,5 volt med kaffefilter og 0,8 volt med tørkepapir. Tørkepapiret fungerte derfor best for oss. For andre vil dette kanskje være ulikt vårt resultat. Vi kan ha feilkilder underveis i forsøket. For eksempel kan det ha noe med løsningene vi selv lagde. Noen kan ha hatt riktig mengde pulver i væsken sin, mens andre har hatt litt for mye eller lite. Temperaturen på vannet spiller også en stor rolle for utslaget på voltmeteret. Det er viktig å ha riktig temperatur for å få maks utbytte av 

De resultatene vi fikk med de ulike typene saltbro, varierte. Maksimalt kunne vi oppnå 1,1V med dette forsøket. Med vanlig tørkepapir oppnådde vi mest Volt og best elektronoverføring i væskene. 

Gjennom dette forsøket har vi lært hvordan elektroner føres og løses opp i væske. På denne måten fraktes også elektroner og skaper strøm i et batteri. Vi har lært at ved å se på spenningsrekka at det metallet som står til venstre i spenningsrekken blir den negative elektroden, mens metallet som står til høyre i spenningsrekken vil bli den positive elektroden.

Kilder:
http://ndla.no/nb/node/14600?fag=7&meny=30
Naturfag 3