Citronbatteri – öka spänningen med guldskruv?
Hej!
Jag har en uppgift i redoxkemi där jag ska komma med förslag hur jag kan öka livslängden på ett citronbatteri. Citronbatteriet innehåller tre citroner, tre järnskruvar och tre kopparspikar (ska lysa upp en lysdiod), samt någon form av ledningar där emellan antar jag?
Uppgiften lyder:
c) Vilka faktorer begränsar citronbatteriets livslängd, dvs hur länge det kan hålla lampan lysande? Motivera utförligt och grunda ditt svar i kemiska reaktionsformler. Diskutera också olika sätt hur du kan öka livslängden på ett batteri?
Jag började uppgiften med att förklara hur den elektromagnetiska spänningen mellan de två polerna genererar ström/elektrisk energi, som betecknas i volt. Då kan man ju anta att man kan byta ut de två elektroderna till metaller med lägre respektive högre normalpotential.
Jag har sökt på forumet och hittat fler trådar med samma uppgift där det redogörs att det inte går att byta ut koppar till t.ex. guld med högre normalpotential, men det däremot går att byta ut järn till t.ex. zink som har lägre normalpotential. Jag förstår dock inte VARFÖR.
Jag köper att det är som det är, men jag vill gärna förstå varför så att jag kan förklara just detta i uppgiften!
Är det så att det är elektroden vid minuspolens normalpotential/ädelhet/elektronegativitet som avgör hur mycket järnatomer som oxideras och lämnar av elektroner, och att elektroden vid pluspolen "endast attraherar dem igenom apparaten/ledningen", och därför inte påverkar antalet elektroner som passerar genom apparaten? Har koppar någon funktion för citronbatteriets livslängd? Isåfall hur? Eller varför inte?
Tacksam för hjälp!
Eller är det för att kopparspiken/den eventuella guldspiken ändå inte deltar i reaktionen?
Vilken reaktion sker vid +polen respektive -polen?
Pluspolen – reduktion
2 H+ (aq) + 2 e- -> H2 (g)
Minuspolen – oxidation
Fe (s) -> Fe2+ (aq) + 2 e-
Jag funderar också på vad jag ska benämna de ledningarna som kopplar ihop cellerna i batteriet?
Då har du alldeles rätt i att det inte hjälper att byta ut kopparspiken mot guld, eftersom den inte deltar i reaktionen.
Okej!
Men när jag räknar ut den elektromotoriska spänningen (ems = E0pluspol – E0minuspol) i den här situationen, ska jag använda mig av koppar eller väte då som pluspol?
Eftersom koppar är pluspolen (?) och järn minuspolen så antar jag att det är deras normalpotentialer jag ska använda:
(enl. tabellen över normalpotentialer i boken:) Cu2+/Cu – Fe2+/Fe = +0,34 V – (–0,44) V = 0,78 V
I de inläggen jag kikat i innan angående den elektromotoriska spänningen i citronen och hur den påverkas av att man byter ut elektroder, så verkar ju alltså ems inte påverkas av att kopparspiken byts ut mot guld, men att järnskruven byts ut mot zink. Men borde inte ems blir högre ändå om jag byter både mot guld och zink om det är dessa som utgör plus och minuspolen, och dessa talen jag ska använda i formeln?
Au3+/Au – Zn2+/Zn = +1,50 V – (–0,76) V = 2,26 V
Eller?
Är det väte som utgör pluspolen? Det är den enda rimliga anledningen jag kan förstå skulle orsaka att ems inte förändras om jag byter till en guldspik.
Det är väte som är pluspolen.
Okej! Men vad är kopparen då egentligen?
En ledare av något som är ädlare än väte.
Okej! Tack för hjälpen!
