Forbrenningsreaksjon

Utstyr: 

• magnesiumbånd
• lighter 

Hensikt: se hva som foregår i en forbrenningsreaksjon.

Teori: En forbrenningsreaksjon er rett og slett en reaksjon der et stoff reagerer med oksygengass i luften. Det blir da frigjort energi, det blir nemlig en temperaturstigning. For at det skal bli mulig å få til en forbrenningsreaksjon trengs det brennbart stoff, oksygen og tenntemperatur. Brann og flammer er dermed en forbrenningsreaksjon.

Fremgangsmåte:
Vi satt fyr på magnesiumbåndet. Vi hadde alle elementene som trengtes for å få til en forbrenningsreaksjon. Det begynte dermed å brenne.

Observasjoner: Vi fikk en sterk flamme som varte i noen sekunder, som vil si at brennverdien i brennstoffet er veldig høyt.

Konklusjon:


Kilder: 
Naturfag 3 boka

Forsøk: Kobbertråd

Hypotese: Jeg tror kobbertråden blir sølv.

Hensikt: finne ut hva som skjer om man legger kobbertråd i sølvnitratløsning.

Utstyr: 

• Kobbertråd
• Sølvnitratløsning

Teori: Jern og kobber ligger høyt på lista i spenningsrekka. Metaller som ligger høyest i spenningsrekka  gir fra seg sine elektroner til edle metaller. Vi sier at de oksideres. Edle metaller gir sjeldent fra seg elektroner, de ligger dermed langt nede i spenningsrekka. Spenningsrekka er nemlig en oversikt over metaller, hvor de er sortert etter sitt spenningspotensiale. Edle metaller tar til seg elektroner, de blir redusert.

Bilder:
Fremgangsmåte: Vi laget en figur av kobbertråden og la den oppi sølvnitratløsningen. Vi lot den ligge der i noen minutter, ved så å observere hva som skjedde.



Observasjoner: Kobbertråden ble først litt svart-grå, og etter en stund begynte det å legge seg sølvbelegg på kobbertråden. Sølvnitratløsningen ble grønn etterhvert som det kom sølvbelegg på kobbertråden.

Konklusjon: Sølvionene i sølvnitratet er frie. Disse legger seg dermed raskt på kobbertråden. Sølvionene reduseres, de tar opp elektroner fra kobberionene. Sølvionene fester seg på kobberet. Derfor kan vi se et sølvbelegg på kobberet. Kobberionene mister noen elektroner i sitt ytterste skall. Kobberionene løsnes og ligger løst i sølvnitratløsningen. Etter en stund vil sølvionene og kobberionene bytte plass. Sølvnitratet blir omgjort til kobbernitrat. Det er derfor løsningen får en grønnlig farge. Sølvionene blir til metallisk sølv. Reaksjonslikningen er dermed slik:
 Cu+2Ag⁺ à Cu²⁺+2Ag 

Spenningsrekka forklarer hvorfor sølvionene tar til seg elektroner fra kobberionene. Kobber ligger høyere opp i spenningsrekka. Det er dermed enklere for kobber å oksideres. Sølv ligger langt nede i spenningsrekka, og gir sjeldent fra seg elektroner. Om vi da hadde tatt en sølvtråd i kobberløsning ville ingenting ha skjedd. 

Kilder: 

www.ndla.no

Naturfag 3 boka 

Galvanisk element - Daniellcelle

Utstyr:

• 3 begerglass
• 3 rørepinner
• Natriumsulfat (saltbroen)
• Kobbersulfat
• Sinksulfat
• Sinkelektrode
• Kobberelektrode
• Multimeter
• En rød og en blå ledning
• Tørkepapir

Hensikt med forsøket: Produsere strøm ved å lage en saltbro. 

Teori: En galvanisk celle eller et galvanisk element er en elektrokjemiskcelle som brukes i batteri. Cellen er bygget opp av to ulike metaller som er på forskjellige plasser i spenningsrekka. En saltbro skiller de to halvcellene. Den galvaniske cellen gjør kjemisk energi om til elektrisk energi. Den halvreaksjonen med lavest reduksjonspotensiale blir anode, som gir den negative polen elektroner ved oksidasjon. På den andre elektroden fjernes elektroner ved reduksjon, dette er derfor katoden i det galvaniske elementet. En galvanisk celle består av to halvceller som er satt sammen av en elektrode og en elektrolytt. En elektrolytt er et stoff som inneholder bevegelige ioner, og er elektrisk ledende. Eksempler på elektrolytter er saltvann, syrer og baser. En elektrode er et strømførende stoff. Det fører elektrisk strøm fra for eksempel en væske til en annen elektrode. 

Fremgangsmåte: Først tok vi kobbersulfat, sinksulfat og natriumsulfat i hvert sitt begerglass. Vi helte oppi 150ml lunket vann i hvert begerglass. Deretter rørte vi i alle de tre begerglassene med hver sin rørepinne, for å ikke få en feilkilde ved å blande saltene. Etter dette puttet vi kobberelektrode i kobbersulfatblandingen (Cu²⁺og SO₄^2-) og sinkelektroden i sinksulfatblandingen (ionene: Zn²⁺ og SO₄^2-). Vi koblet multimeteret til elektrodene, så vi kunne måle om saltbroen vår lagde strøm. Vi puttet et tørkepapir i natriumsulfatblandingen, lot det ligge der bittelitt, så puttet vi den ene enden av tørkepapiret i kobbersulfatblandingen og den andre i sinksulfatblandingen. Vi fikk en liten spenning på 0,2 V. For å få en enda større ladning tok vi mer tørkepapir og mer natriumsulfat. Dette gjør at vi får økt konsentrasjon, og flere elektroner kan flyttes fra kobbersulfatet til sinksulfatet. 

Obersvasjoner: Potensialet til denne cella er 1,1V. Vi målte kun 0,7V, men dette kan ha noe å gjøre med eventuelle feilkilder. 

Feilkilder: Forurensning i begerglass eller annet utstyr, feilkoblinger, feil avlesning av multimeteret. 

Konklusjon: Vi kan enkelt lage en daniellcelle som kan produsere strøm. I sink-halvdelen blir det avgitt to elektroner: Zn --> Zn^2+ --> 2e-
I kobberhalvdelen blir det tatt opp to elektroner: Cu^2+ --> 2e- --> Cu

Forsøk: sitronbatteri

Hensikten med forsøket: bevise at det går an å lage et hjemmelaget ikke oppladbart sitronbatteri. Vi skulle teste om det gikk an å lage strøm ved å koble to stoffer i en sitron. Grunnen til at sitronbatteriet ikke er oppladbart er at det kun består av en celle.

Utstyr: Sitron, kobberelektrode, zinkelektrode multimeter, femtiøring (kobber), galvanisert spiker (zink) og lysdiode 

Fakta: Ved hjelp av redoksreaksjonen frigjør et batteri energi. Energien som frigjøres bestemmer spenningen. For å klare å lage mest mulig energi må man bruke to stoffer som står langt unna hverandre i spenningsrekka. Redoksreaksjonen er en kjemisk reaksjon der et stoff blir redusert, og et annet oksidert. Redoksreaksjoner skjer for eksempel: under forbrenning, i kroppen (celleånding) og i batterier. Vi trengte to ulike stoffer som skulle fungere som poler (kobber og sink), og en væske som kunne lede strøm (elektrolytt/sitron). Batteriet blir laget på en slik måte at elektronene som overfører mellom stoffene går igjennom en ytre strømkrets, ikke direkte mellom stoffene. På denne måten blir kjemisk energi overført til elektrisk energi. Spenningskilden i dette batteriet kalles en galvanisk celle.

Fremgangsmåte: Vi rullet sitronen lett på bordet for å danne væske/elektrolytt. Vi er nemlig avhengig av væske for å klare å lage strøm i dette batteriet. Etter dette tok vi en femtiøring (som vi dagen før hadde latt stå i ketchup for å få rent kobber), og en galvanisert spiker (sink) inn i sitronen. Vi koblet deretter til et multimeter. Vi tok også en lysdiode inn i sitronen for å teste om det var strøm nok til å få den til å lyse. Det var det ikke. Vi koblet til et multimeter for å måle om sitronbatteriet laget strøm. Vi stilte multimeteret inn på Volt, for å klare å måle batteriets spenning (elektromotorisk spenning).





For å skjønne hvorfor man kan bruke en sitron som batteri må vi se på spenningsrekka. Sink (Sn) ligger høyere opp enn kobberet (Cu). Dette betyr at Sink gir fra seg elektroner (oksideres), mens kobber tar til seg elektronene (det skjer en reduksjon). Når et stoff oksideres økes ladningen ved at elektroner blir fjernet. Når et stoff går igjennom en reduksjon minsker ladningen.



Reaksjonene: 

2Zn à Zn₂ + 2e-. Sink som gir fra seg elektroner (oksideres) 
Cu²⁺ + 2^e- à Cu Kobber som tar til seg elektroner (reduksjon)

Sink er derfor minuspolen (anoden), mens Kobber er plusspolen i batteriet (katoden). Det blir sendt positive sinkioner ut i sitronsyren, og det vil føres strøm. Vi kan sammenlikne sitronen med en saltbro. Syren gir fra seg hydrogenioner, det løses opp i sink, som igjen reagerer på kobber. Vi får en gassoppsamling av hydrogen rundt kobberelektroden. 

Redaksjonslikningen blir: 
2Cu+Mg 
Dette er fordi reduksjonen er: 2Cu + 2(e-) = 2Cu 1-. De to kobberatomene får et elektron hver. Det er dermed et elektron mer enn protoner i kjernen. 
Oksidasjonen er: Mg - 2(e-) = Mg 2+. Magnesiumatomet gir fra seg to elektroner. Det er dermed to elektroner mindre enn protoner i kjernen. 

Observasjoner: Sitronens spenning varierte. Multimeteret viste en spenning som på det meste var på 0,5V. 

Feilkilder: Belegg på elektrodene, ikke rikelig tilgang på hydrogenioner, temperaturen og gassen som blir dannet, motstand som hindrer strømmen og skaper lavere spenning, ikke full kontakt mellom multimeteret og elektrodene,

Konklusjon: Sitronbatteriet avgir litt elektrisk energi, men det er ikke et veldig bra batteri. Dette er fordi kobber og sink ligger nære hverandre i spenningsrekka. Vi fikk ikke lysdioden til å lyse, men dette kunne vi fått til om vi for eksempel byttet ut sink med magnesium. Magnesium står høyere og lenger unna kobber i spenningsrekka, dette vil dermed skape større spenning. Vi ville trengt flere hundre sitroner for å klare å lage nok strøm til en lyspære.

Kilder:
http://no.wikipedia.org/wiki/Redoksreaksjon