Søk i stiler
 

Galvanisk element


Naturfagsrapport om galvanisk element.
Sjanger:RapportLastet opp:23.01.2009
Språkform:BokmålForfatter:Anonym
Tema:Naturfagsrapporter
Verktøy:Utskrift   Del på Facebook
Bilder: Denne oppgaven inneholder bilder.
Logg inn via Facebook for å se dem.



Hensikt

Å lage galvanisk element for å produsere strøm.

 

Teori

 

Batteri

Et batteri fungerer på samme måte som et galvanisk element. De omdanner kjemisk energi til elektrisk energi. I dette forsøket har vi brukt kobber og sink som elektroder, mens det vanligste batteriet i husholdning (alkalisk batteri, som brukes i for eksempel fjernkontroller) bruker sink og manganoksid. Jeg vil nå forklare hva som skjer inni et batteri når det gir fra seg elektrisk energi, ved å ta for meg et galvanisk element.

<bilde>

Logg inn for å se bildet

Galvanisk element. Klikk på bildet for animasjon.

 

Et galvanisk element består av to elektroder: En anode (sink - Zn) som er negativ, ettersom den gir fra seg elektroner, og en katode (kobber - Cu) som er positiv, fordi den mottar elektroner. Et galvanisk element består også av en løsning av sinksulfat, Zn2+-ioner og SO42--ioner (ZnSO4), og en løsning av kobbersulfat, Cu2+-ioner og SO42--ioner (CuSO4), i to forskjellige beholdere. I tillegg består den av en saltbro, en fuktet papirstrimmel (som kan bestå av for eksempel kaliumnitrat (KNO3)) og alternativt et voltmeter eller en lyspære eller lignende. Ledninger forbinder elektrodene (og evt. voltmeteret eller lyspæra) med hverandre.

 

Ved sinkelektroden:

Sinket danner ioner ved å gi fra seg to elektroner, som strømmer gjennom ledningen i form av elektrisk energi. Da blir det igjen Zn2+ i væsken. Sinkelektroden blir gradvis redusert, ettersom den konstant gir fra seg elektroner og danner ioner. Den kjemiske reaksjonen som skjer kalles en oksidasjon, dvs. at atomer gir fra seg e-, og kan skrives slik:

Zn (s) -> Zn2+ (aq) + 2e-.

 

Ved kobberelektroden:

Kobber har lett for å ta til seg elektroner. Så når elektronene strømmer gjennom ledningen, og til løsningen av kobbersulfat, går de sammen med Cu2+-ionene i væsken. Ionene tar til seg elektroner og blir til kobber (Cu). Dette kobberet legger seg på kobberelektroden. Kobberelektroden blir hele tiden større og større. Den kjemiske reaksjonen som skjer kalles en reduksjon, dvs. at atomer tar til seg e-, og kan skrives slik:

Cu2+ (aq) + 2e- -> Cu (s).

 

Ved saltbroen:

En av saltbroens funksjoner er å slutte kretsen for å hindre at Cu2+-ionene og Zn2+-ionene kommer i kontakt med hverandre. Hvis dette skjedde, ville for eksempel de frigjorte elektronene sinkelektroden nøytralisere Cu2+-ionene, og skape et belegg av kobber utenpå sinkstaven, som etter hvert ville ha sluttet å virke. Den er også nødvendig for å balansere elektron-fordelingen mellom de to tankene: Løsningen av sinksulfat blir stadig mer positiv (Zn2+ går fra sinkelektroden og ut i væsken) og løsningen av kobbersulfat blir stadig mer negativ (Cu2+ går fra væsken og setter seg på kobberelektroden). Elektronene kan bare gå gjennom kretsen når begge væskene er balanserte. Derfor sender saltbroen (KNO3) K+-ioner ut i løsningen av kobbersulfat og NO3--ioner ut i løsningen av sinksulfat for å nøytralisere ladningen. Disse ionene deltar ikke i redoksreaksjonene (de tar ikke til seg og gir ikke fra seg e-), og de reagerer heller ikke med noen av de andre ionene i løsningene.

 

I hele det galvaniske elementet:

Etter hvert blir altså sinkelektroden mindre, ettersom den gir fra seg elektroner til kobbersulfat-løsningen og ioner til sinksulfat-løsningen. Kobberelektroden blir større, ettersom elektronene fra sinkelektroden danner kobber sammen med kobber-ionene og legger seg på elektroden. Saltbroen vil også gradvis bli mindre, ettersom den gir fra seg ioner til de to væskene. Den totale kjemiske reaksjonen som skjer, kan skrives på denne måten:

Zn (s) + Cu2+ (aq) -> Zn2+ (aq) + Cu (s) + energi

 

Det som avgjør hvor stor spenning det kan bli i et galvanisk element, er hvor stor forskjell det er mellom elektrodenes evner til å danne ioner og avgi elektroner. En annen faktor som teller er konsentrasjonen av metallioner i væskene. I et galvanisk element med kobber og sink som elektroder, vil spenningen bli ca. 1 volt. Det at hvert galvanisk element gir en mer eller mindre bestemt spenningsverdi, kalles elementets elektromotoriske spenning.

 

Utstyr

- Voltmeter

- Ledninger

- Begerglass

- Trekkpapir

- Kobber

- Spiker

- Vann

- Kobbersulfat

- Sinksulfat

- Kaliumnitrat

 

Utførelse

Jeg jobbet sammen med Tore, Benjamin og etter hvert også Martin på denne øvelsen. Det første vi gjorde var å finne det nødvendige utstyret. Vi tok to like store begerglass og fylte dem halvfulle med vann. Så blandet vi ut en løsning av sinksulfat i det ene og en løsning av kobbersulfat i det andre. Deretter laget vi en liten remse av trekkpapir, som vi dyppet opp i kaliumnitrat (KNO3). Trekkpapiret brukte vi som en saltbro; vi la den mellom de to beger-glassene sånn at den lå dyppet oppi begge væskene. Spikeren var dekket av sink (for at den ikke så lett skal ruste), så vi festet den til en ledning og la den oppi sinksulfatet. Vi gjorde deretter det samme med kobberet; festet en ledning til den og la den oppi kobbersulfatet. Den andre delen av de to ledningene festet vi så til et voltmeter (brukes til å måle el. spenning). Etter at vi hadde produsert energi fra et galvanisk element, koblet vi flere inn, og fikk et merkbart høyere resultat på voltmeteret.

 

Resultater

Vi omdannet kjemisk energi til elektrisk energi ved å bruke et galvanisk element. Vi leste av følgende spenningsnivåer på voltmeteret:

- Ett galvanisk element: Ca. 0,1-0,2 V

- Fem galvaniske elementer: Ca. 0,4-0,5 V

 

Vi observerte at spenningsnivået steg og sank ut ifra hvor mange galvaniske elementer vi parallellkoblet. Men, selv om vi koblet sammen flere galvaniske elementer, fikk vi aldri en spenningsverdi på 1 volt, som det skulle ha vært i denne typen galvanisk element. Jeg tror at grunnen er at konsentrasjonen av metallioner i ioneløsningene var for lav.

 

Konklusjon

Jeg, og min gruppe, klarte å lage et galvanisk element, og vi lyktes i forsøket på å lage elektrisk energi. Etter å ha tilegnet meg informasjonen som jeg brukte til å skrive denne rapporten, har jeg fått en mye bedre forståelse av hva som skjer i et galvanisk element.

 

Kilder

http://en.wikipedia.org/wiki/Salt_bridge

http://filarkiv.viten.no/?content=galvanisk_element

http://gyldendal.no/senit/content/html/full_content.asp?file=skarning/kap5/batterier

http://home.online.no/~taninfo/fysikk/elektromagnetisme/batteri.html

Senit vg1


Kommentarer fra brukere


En gang i blant skrives det kommentarer som mangler seriøsitet eller som ikke har noe med oppgavens tema å gjøre. Hjelp oss å rydde! Klikk 'varsle' nederst til høyre på de meldinger du mener må bort. Så fjerner redaksjonen kommentarene etter hvert.


14.10.2009 19:48

Bra!
20
anbefalinger
bra INNLEGG  Smile :-\)

Helene
08.02.2015 21:26

Bra!
18
anbefalinger
"Et galvanisk element består av to elektroder: En anode (sink - Zn) som er negativ, ettersom den gir fra seg elektroner, og en katode (kobber - Cu) som er positiv, fordi den mottar elektroner."

Mener du ikke omvendt her? Logikken i reduksjon handler om at siden elektronet har en negativ ladning, så blir ionet mer negativ jo mer elektroner i forhold til protoner den har. Slik er det i elektrolysen, at den elektroden som gir FRA seg elektroner er den positive elektroden, og den som FÅR elektroner er den negative. Som et regnestykke kan du si. At 3 + (-1) = 2
Kan sammenliknes med at du FÅR en regning på 10 kroner.

Kanskje dårlig og klumsete forklart, men håper poenget mitt nådde fram.

Josefine
24.10.2011 13:41

Bra!
16
anbefalinger
Synes dette var veldg interessant, veldig god informasjon når vi skal skrive rapport. Da kan man se oppsettet osv.

Lise
09.03.2016 22:52

Bra!
14
anbefalinger
Helene: Nei, han mener ikke omvendt  Smile :-\) Et galvanisk element fungerer ikke på samme måte som en elektrolyse. Vi kan sammenlikne et galvanisk element med et batteri (selv om det er det samme): I et batteri er det to poler: en negativ pol, og en positiv pol. Den negative polen/anoden er negativ FORDI oksidasjonsprosessen som skjer her genererer et overskudd av elektroner (negativ polaritet). I et batteri går elektronene fra den negative polen til den positive polen. Det er akkurat det samme som skjer i et galvanisk element.

Glenn Jøran
19.10.2012 17:47

Bra!
13
anbefalinger
Takk for flott hjelp, rapporten var awesome!

Meg
12.10.2010 15:31

Bra!
10
anbefalinger
Veldig bra informasjon

hjerte ikke naturfag
25.11.2014 20:31

Bra!
6
anbefalinger
Takk for hjelpen! kjønte litt mer

Lise
10.03.2016 14:06

Bra!
5
anbefalinger
Men magnesiumionet er positivt, ja.

BROOSA
10.11.2014 16:26

Bra!
4
anbefalinger




Ganske bra innlegg




Mari
06.11.2016 15:11

Bra!
4
anbefalinger
Takk, dette var mye til hjelp

Coolgirl123
03.06.2018 11:25

Bra!
4
anbefalinger
meget god tekst, hjalp meg litt når jeg skulle la en rapport i naturvitenskap


10.12.2018 16:19

Bra!
1
anbefalinger
Er det ikke hydrogen ionene i elektroltyten som blir redusert?

hey
26.02.2019 16:22

Bra!
1
anbefalinger
wow, dette er så relevant og det er 10 år senere! Blir like imponert hver gang


Legg inn en melding!
Obs! Meldinger som ikke omhandler oppgavens innhold slettes. Det samme gjelder meldinger uten stor grad av saklighet.
Ditt navn      Din e-mail (valgfritt)
Din kommentar (HTML-tagger fjernes)





På forsiden nå!

Lyktes med Shakira-fleipen

Torsdag skal Shakira angivelig ha blitt mor til en liten gutt, hevdet kjæresten og toppfotballspilleren Gerard Pique - og lyktes med Twitter-spøken.

Les hele saken

   

Holmes tas av tidlig

Katie Holmes opplever nå at teaterforestillingen som er hennes første store oppdrag etter skilsmissen fra Tom Cruise, blir tatt av - svært tidlig.

Les hele saken







 
Req.time: 0.013 sec - 1 pageviews