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