Galvanisk cell - förståelse (Kemi/Kemi 1)

Ja, silvernitrat hade inte fungerat. Men det måste inte vara zinksulfat, utan t.ex. natriumsulfat, kalciumklorid eller kaliumnitrat hade också fungerat.

Är det på grund av att både natrium, kalcium och kalium är mindre ädla än zink?

Och varför måste man ha en saltlösning som elektrolyt? Varför kan man inte bara ha rent vatten?

Är det på grund av att både natrium, kalcium och kalium är mindre ädla än zink?

Ja precis

Och varför måste man ha en saltlösning som elektrolyt? Varför kan man inte bara ha rent vatten?

För att sluta kretsen måste strömmen ledas genom elektrolyten, vilket sker i form av jonernas rörelser.

Men strömmen går väl inte genom elektrolyten, utan genom ledningen mellan elektroderna?

Strömmen går absolut genom elektrolyten. Ström betyder ungefär ”laddningar i rörelse”. I den yttre ledningen i form av elektroner, i elektrolyten i form av joner.

Så även om det är positiva joner som rör sig räknas det som ström?

Japp

För att sluta kretsen måste strömmen ledas genom elektrolyten, vilket sker i form av jonernas rörelser.

Vilka joner syftar du på här? De jonerna som kommer från oxidationen?

Flikar in lite..

Teraegle:

Ja, silvernitrat hade inte fungerat. Men det måste inte vara zinksulfat, utan t.ex. natriumsulfat, kalciumklorid eller kaliumnitrat hade också fungerat.

naytte:

Är det på grund av att både natrium, kalcium och kalium är mindre ädla än zink?

att de är mindre ädla än zink, kommer det väl leda till att det inte sker en reaktion i just den "bägaren"?

för att en reaktion ska kunna ske måste lösningen väl vara mer ädel än det fasta materialet?

eller är det tvärtom?

naytte skrev:

För att sluta kretsen måste strömmen ledas genom elektrolyten, vilket sker i form av jonernas rörelser.

Vilka joner syftar du på här? De jonerna som kommer från oxidationen?

När elektroner förs över från minuspol till pluspol uppstår en obalans i laddningar. Det blir kvar plusladdning vid minuspolen och blir för mycket minusladdning vid pluspolen.

Jonerna i elektrolyterna och saltbryggan strävar efter att jämna ut detta. Negativa joner dras mot minuspolen samtidigt som positiva laddningar dras mot pluspolen.

naturnatur1 skrev:
Flikar in lite..

Teraegle:

Ja, silvernitrat hade inte fungerat. Men det måste inte vara zinksulfat, utan t.ex. natriumsulfat, kalciumklorid eller kaliumnitrat hade också fungerat.

naytte:

Är det på grund av att både natrium, kalcium och kalium är mindre ädla än zink?

att de är mindre ädla än zink, kommer det väl leda till att det inte sker en reaktion i just den "bägaren"?

för att en reaktion ska kunna ske måste lösningen väl vara mer ädel än det fasta materialet?

eller är det tvärtom?

I en galvanisk cell vill man inte ha en reaktion mellan elektroden och elektrolyten den står i kontakt med. Det skulle man få om elektrolyten innehöll joner till en metall som är ädlare än metallen som elektroden består av.

Teraeagle skrev:
naytte skrev:

För att sluta kretsen måste strömmen ledas genom elektrolyten, vilket sker i form av jonernas rörelser.

Vilka joner syftar du på här? De jonerna som kommer från oxidationen?

När elektroner förs över från minuspol till pluspol uppstår en obalans i laddningar. Det blir kvar plusladdning vid minuspolen och blir för mycket minusladdning vid pluspolen.

Jonerna i elektrolyterna och saltbryggan strävar efter att jämna ut detta. Negativa joner dras mot minuspolen samtidigt som positiva laddningar dras mot pluspolen.

Jag är med på det, men jag förstår inte varför det innebär att man måste ha saltlösningar. Jonerna kan väl lika gärna vandra i vanligt vatten? Hade det inte räckt att bara ha en saltbrygga med jonlösning i?

Fast när jonerna vandrar ut från saltbryggan till elektrolyten får man ju en saltlösning. Skillnaden är att det tar tid för jonerna där att sprida ut sig (diffundera) och det skulle kraftigt begränsa hur stor ström cellen skulle kunna leverera. Med saltlösningar sker jontransporten mer effektivt eftersom varje enskild jon inte behöver transporteras så lång sträcka.

I den högra halvcellen är dessutom kopparjonerna reaktant, så där behövs en saltlösning av ett kopparsalt även av den anledningen.

Skillnaden är att det tar tid för jonerna där att sprida ut sig (diffundera) och det skulle kraftigt begränsa hur stor ström cellen skulle kunna leverera. Med saltlösningar sker jontransporten mer effektivt eftersom varje enskild jon inte behöver transporteras så lång sträcka.

Säg att man bara skulle ha vatten istället för en jonlösning som elektrolyt (från början). Innebär det då att själva laddningsutjämningen hade tagit längre tid, vilket då leder till att mindre elektroner går i kretsen totalt, eller att de åtminstone går långsammare --> lägre strömstyrka?

Ja precis

I den högra halvcellen är dessutom kopparjonerna reaktant, så där behövs en saltlösning av ett kopparsalt även av den anledningen.

Så bara så att jag har förstått det rätt: i den högra halvcellen har man valt just ett kopparsalt, då man dels inte vill att det ska ske en reaktion mellan kopparstaven och elektrolyten, och dels för att kopparjonerna i lösningen ska roffa åt sig elektroner från zinkstaven?

Ja, fast det är nog troligen det omvända - man har valt kopparjoner som reaktant och måste då välja elektrod så att det inte sker en reaktion med elektrolyten.

Varför behöver man ens en kopparstav som katod? Den gör väl ingenting? Skulle man inte bara kunna dra ledaren från zinkstaven direkt ned i kopparsulfatlösningen?

Jo, då skulle kabelstumpen fungera som katod. Kabeln är troligen gjord av koppar så det hade inte gjort någon skillnad. Katoden är bara till för att leda ut elektronerna till kopparjonerna. De kan ju inte ”teleporteras” dit.

Kan det ha med kontaktyta att göra? En kopparstav kommer ju ha större kontaktyta med lösningen än vad bara kabeln skulle haft. Då kanske dragningskraften på elektronerna blir större?

För spänningen har det ingen betydelse, men för strömstyrkan man kan plocka ut har kontaktytan stor betydelse. Reaktionen med kopparjonerna sker ju på elektrodytan så med större yta kan man få fler reaktioner per tidsenhet.

En fysiker skulle ha sagt att den inre resistansen minskar med större elektrodyta, därför kan man få en större ström från cellen.

Om man bara hade kopplat ihop en zink- och en kopparstav utan någon elektrolyt, då hade ingenting skett, trots att ädelheten skiljer sig åt. Men om man hade lagt dem i vatten eller annan elektrolyt hade det börjat hända grejer. Är det på grund av att de positiva zink(ii)jonerna måste ha någonstans att ta vägen?

Att kopparstaven och zinkstaven är olika ädla spelar ingen roll. Reaktionen sker mellan zinkmetall och kopparjoner. Om man doppar ner zink och koppar i rent vatten händer ingenting.

Hoppsan, ja det slog mig precis att det ju är Cu²⁺-jonerna som reagerar och inte kopparstaven själv!

Tillägg: 20 maj 2023 17:05

Men säg att man struntar helt i elektrolyten för den vänstra halvcellen och istället endast har en elektrolyt för kopparstaven. Hade det hänt någonting då?

Du hade mätt upp en spänning men du hade inte kunnat plocka ut någon ström från batteriet. Man kan tänka att det är en oädnlig inre resistans (nu finns det ju alltid pyttelite oxoniumjoner och hydroxidjoner även i rent vatten, så det är lite förenklat).

När du säger inre resistans, vad exakt menar du då? Det finns ju ett motstånd i koppartråden och elektroderna såklart, men varför skulle det bli "oändligt stort"?

Inre resistans ingår i gymnasiefysiken under kapitlen om ellära - kolla i din fysikbok vad som står där. Man kan beskriva den inre resistansen som resistansen som finns i själva batteriet, alltså elektroderna, elektrolyten, saltbryggan osv.

Ja, jag vet vad inre resistans är i sammanhanget elektriska kretsar. Saltbryggan, elektroderna osv. har en resistans utöver resistansen på koppartråden och det man kopplar i som man måste ta hänsyn till. Men det jag inte förstår är varför denna skulle bli "oändligt stor" om man skulle ta bort elektrolyten från zinkstaven.

Det är jonerna som transporterar strömmen genom elektrolyten. Utan joner finns ett stort motstånd till strömmen.

Jag antar att du syftar på sulfatjonerna från saltbryggan nu? För för elektronernas del spelar det väl ingen roll om det finns en elektrolyt eller inte?

Det är ju såklart viktigt för hela processen med laddningsutjämning, men bortsett från den processen skulle man väl kunna skapa ett sådant element, där den vänstra halvcellen saknar elektrolyt?

Tänk dig att strömmen måste gå hela varvet runt för att det ska vara en sluten krets. Kom ihåg att strömmen är laddningar i rörelse. Vid anoden transporteras strömmen i form av elektroner som avges från zinkatomerna. Vid ledningen tar de sig till katoden, där de tas upp av kopparjonerna. För att strömmen ska ta sig tillbaka till startpunkten och sluta kretsen måste den ta sig genom elektrolyten. Det sker då via kopparjonernas och sulfatjonernas rörelser i elektrolyten till saltbryggan. Vid saltbryggan transporteras strömmen via natriumjoner och sulfatjoner. Där skulle det ta slut om det bara fanns vatten i den andra elektrolyten. Men med en saltlösning kan strömmen ta sig tillbaka till anoden och sluta kretsen.

Okej, då tror jag att jag förstår!

Men varför måste strömmen gå runt på det sättet? Alltså, varför går strömmen från minus, till plus, tillbaka till minus? Om man tänker sig en krets från elläran går ju strömmen från minus till plus, och sedan tar det stopp. Den går ju liksom inte tillbaka.

Strömmen går ett varv runt då också, dvs strömmen går genom själva batteriet. Man man brukar inte rita ut det när man ritar upp en krets.

Jaha, det visste jag inte om!

Men jag har svårt att greppa just vad ström innebär då. Från elläran i fysiken trodde jag att ström var elektroner i rörelse, men tydligen kan det ju vara positivt laddade partiklar också.

Elektronerna rör sig från anod till katod, på grund av en potentialskillnad. Eftersom de rör sig i ett elektriskt fält frigörs energi när de rör sig och man kan på så sätt utvinna energi. När de når katoden är potentialskillnaden 0, det vill säga de har minskat sin "elektriska lägesenergi" så mycket som möjligt. Men tydligen "går" sedan strömmen även tillbaka genom saltbryggan. Vad exakt är det som går, och vad driver den processen? Jag vet att du förklarade det i inlägget ovan men jag förstår det tyvärr ändå inte riktigt.

Men jag har svårt att greppa just vad ström innebär då. Från elläran i fysiken trodde jag att ström var elektroner i rörelse, men tydligen kan det ju vara positivt laddade partiklar också.

Ström betyder bara laddningar i rörelse, det kan vara vilka partiklar som helst - elektroner, positroner, joner, atomkärnor m.m. Strömstyrka mäts i ampere och 1 ampere motsvarar förflyttning av 1 coulomb per sekund (I=Q/t).

Inom ellära avser man normalt elektroner eftersom det är vad det normalt handlar om i elektriska kretsar. Begreppet "ström" är äldre än kunskapen om förekomsten av elektroner, så man antog från början att strömmen bestod av positiva partiklar. Än idag definieras strömmens riktning som det håll åt vilket en positiv laddning skulle färdas, trots att det normalt är elektroner som transporteras.

Elektronerna rör sig från anod till katod, på grund av en potentialskillnad. Eftersom de rör sig i ett elektriskt fält frigörs energi när de rör sig och man kan på så sätt utvinna energi. När de når katoden är potentialskillnaden 0, det vill säga de har minskat sin "elektriska lägesenergi" så mycket som möjligt. Men tydligen "går" sedan strömmen även tillbaka genom saltbryggan. Vad exakt är det som går, och vad driver den processen? Jag vet att du förklarade det i inlägget ovan men jag förstår det tyvärr ändå inte riktigt.

Ditt resonemang är i grunden korrekt, men felet du gör är att anta att potentialskillnaden är 0 när elektronerna når katoden. Så är inte fallet, utan potentialskillnaden är 0 när man har gått ett varv runt kretsen (inklusive genom elektrolyterna) och kommit tillbaka till anoden. Inom ellära brukar det kallas för potentialvandring.

Så är inte fallet, utan potentialskillnaden är 0 när man har gått ett varv runt kretsen (inklusive genom elektrolyterna) och kommit tillbaka till anoden. Inom ellära brukar det kallas för potentialvandring.

Jag kanske missförstår vad spänning innebär då. Så här förstår jag begreppen spänning och potential:

Mellan anod och katod kommer det ju uppstå ett elektriskt fält. Det betyder att varje laddad partikel i fältet kommer påverkas av en kraft motsvarande fältets fältstyrka och partikelns laddning. Om kraften verkar en viss sträcka får man arbetet som uträttats på partikeln, alltså hur mycket energi partikeln förlorat/tillförts. Man kan då beräkna potentialskillnaden mellan två punkter genom att beräkna arbetet på partikeln och dela det med dess laddning, för att få J/C. Men då får man ju endast en skillnad, alltså "Punkt 1 har en potential som är 12 V högre än punkt 2".

Men när man talar om potential i kretsar och galvaniska element säger man exempelvis: "Spänningen i kretsen är 12 V". Menar man då att skillnaden i potential mellan anod och katod, alltså "Om en elektron färdas från anod till katod uträttas ett arbete motsvarande 12 J/C"?

Ja det är helt rätt uppfattat! När zinkatomerna börjar avge elektroner får man ett överskott av positiv laddning vid anoden, medan man får ett överskott av negativ laddning vid katoden. Detta skapar ju också ett elektriskt fält mellan elektroderna som går genom elektrolyten, där fältet är riktat från anod till katod. Detta fält påverkar jonerna i elektrolyterna och saltbryggan. Positiva joner rör sig mot katoden medan negativa joner rör sig mot anoden. Detta sluter kretsen, så att alla laddningsskillnader jämnas ut.

Varför bildas det ett överskatt av negativ laddning vid katoden? Jag förstår ju att elektronerna rör sig dit, men tas de inte upp direkt av koppar(II)jonerna?

Precis, så de positiva kopparjonerna försvinner medan de negativa sulfatjonerna finns kvar.

Ah, just det ja! Det finns ju negativa joner i lösningen också. Men kan man då se det som att det bildas två elektriska fält? Ett genom elektrolyten och ett genom ledaren?

Ja så kan man se det. Elektronerna kan ju inte gå ”as is” genom elektrolyten och jonerna kan inte gå genom ledningen. Fältet genom ledningen påverkar alltså bara elektronerna medan fältet genom elektrolyt och saltbrygga påverkar jonerna.

Okej. Och på grund av det elektriska fältet i elektrolyterna börjar negativa joner vandra åt vänster och positiva joner att vandra åt höger?

Ja

Men det är inte så att jonerna vandrar mellan elektrolyterna, va? Utan jonerna kommer endast från saltbryggan?

De kan vandra mellan elektrolyt och saltbrygga också. Det är ju bara en bomullstuss som separerar dessa, så det är inget hinder.

Vill man undvika detta kan man använda ett semipermeabelt membran istället för en saltbrygga. Det är ett membran som bara släpper igenom vissa typer av joner.

Ett problem med detta galvaniska element är att kopparjonerna med tiden kommer diffundera in till saltbryggan och sedan till den andra halvcellen. Där kan de reagera med zinkanoden. Detta är ett exempel på självurladdning, dvs att batterier kan bli ”gamla” och tappa kapacitet om de inte har använts på länge.

I verkliga batterier är det ganska ovanligt att man använder två olika elektrolyter. Det är klart vanligast att man har en gemensam elektrolyt.

Okej, då känner jag äntligen att jag förstår åtminstone det här galvaniska elementet!

Men säg att man skulle ta bort saltbryggan mellan halvcellerna. Hade batteriet fungerat en kort stund då, tills laddningsöverskotten blir så stora att reaktionen inte går längre?

Det hade inte fungerat. I teorin har du rätt, men i praktiken byggs denna laddningsskillnad upp direkt du börjar flytta elektroner.

Okej. En fråga som slog mig nu när jag var ute och gick:

vad är det som gör att något av e-fälten ens uppstår från början? Och exakt mellan vad uppstår e-fälten?

Det är ju ett e-fält som driver elektronerna från anod till katod. Men både plus och minuspul är väl neutralt laddade från början?

Tillägg: 21 maj 2023 14:16

Kan det vara på grund av den spontana jämviktsreaktionen Zn ⇌ Zn²⁺ + 2e^-?

När den sker kommer det väl bli lite laddat i den vänstra halvcellen?

Potentialen uppstår eftersom kopparjonerna ”vill” bilda kopparmetall och attrahera elektroner från ledningen. Det är detta som skapar spänningen.

Att zink separerar i zinkjoner och elektroner är i sig inte en spontan process. Du ser aldrig en bit zink gå upp i rök på det sättet. Atomer vill i allmänhet aldrig ge ifrån sig elektroner. Det kostar alltid energi att separera elektroner från en atom.

Potentialen uppstår eftersom kopparjonerna ”vill” bilda kopparmetall och attrahera elektroner från ledningen. Det är detta som skapar spänningen.

Det förstår jag, men elektronerna måste väl separeras från zinkmetallen innan de kan dras av kopparjonerna i den andra halvcellen? Det är väl inte kopparjonerna som separerar elektronerna från zinken?

Att zink separerar i zinkjoner och elektroner är i sig inte en spontan process. Du ser aldrig en bit zink gå upp i rök på det sättet. Atomer vill i allmänhet aldrig ge ifrån sig elektroner. Det kostar alltid energi att separera elektroner från en atom.

Det är jag med på. Men alla reaktioner sker väl alltid i liten grad?

Kopparjonerna drar i ledningens elektroner, som då få underskott av elektroner och vill dra i zinkens elektroner. Det är så du ska tolka situationen. Själva roten till detta är alltså att kopparjonerna vill ta upp elektroner.

Kopparjonerna drar i ledningens elektroner, som då få underskott av elektroner och vill dra i zinkens elektroner

Så kopparen drar i elektronerna i ledningen, och ledningen drar i sin tur i zinkens elektroner?

Ja

Men zinkens elektroner kommer väl från reaktionen Zn ⇌ Zn²⁺ + 2e^-? Och varifrån kommer elektronerna i ledningen?

Atomerna i ledningen har lättrörliga elektroner som kan ges till kopparjonerna.

Det är fel att tänka att det lossnar en elektron hos zink och att denna elektron sedan färdas hela vägen till kopparjonerna. Det som händer är att kopparjonerna tar emot elektroner från atomerna vid kontaktytan hos katoden. Då får dessa atomer underskott av elektroner och tar elektroner av sina grannar, som tar elektroner av sina grannar osv. hela vägen bort till anoden.

Ah, okej. Då är jag med. Men när detta "tjuveri" av elektroner når anoden måste ju elektronerna komma någonstans ifrån. Atomerna i ledaren kan väl inte rycka bort elektroner från zinkatomer?

Det kan de absolut göra. Zinkatomerna känner av det elektriska fältet vilket är tillräckligt starkt för att frigörs elektroner från zinkatomerna.

Då förstår jag fortfarande inte riktigt mellan vad och hur det elektriska fältet uppstår. Jag förstår att det har med kopparens oxidationsförmåga att göra, men skulle du kunna förklara lite mer ingående hur själva fältet uppstår?

Ungefär såhär: Kopparjonen omges av ett elektriskt fält som attraherar elektroner från katoden. Atomerna i katoden som avger elektroner blir då positivt laddade, vilket gör att de skapar ett elektriskt fält som attraherar elektroner från sina intilliggande atomer. De blir positivt laddade, skapar ett elektriskt fält som attraherar ytterligare elektroner osv. Likt en dominoeffekt fortsätter detta till anoden där atomerna som avger elektroner skapar ett elektriskt fält som attraherar elektroner från zinkatomerna.

Samtidigt skapas positiva zinkjoner vid anoden och det blir ett överskott av negativa sulfatjoner vid katoden, så dessa skapar på liknande sätt elektriska fält som påverkar jonerna i elektrolyten och hur de rör sig.

Det är hur man skulle förklara det på atomnivå. Zoomar man ut och tittar på det makroskopiskt ser man ett flöde av elektroner, strömmen, som går från ett område med hög potential (katoden) till ett område med låg potential (anoden).

Tack för din utförliga förklaring! Jag är med på hur man betraktar det på atomnivå, men jag har svårt att förstå hur du drar slutsatsen om makronivån:

Zoomar man ut och tittar på det makroskopiskt ser man ett flöde av elektroner, strömmen, som går från ett område med hög potential (katoden) till ett område med låg potential (anoden).

Problemet är att jag inte förstår vad "potential" betyder i det här sammanhanget. Förklaringen som jag gav på potential fungerar inte i det här sammanhanget, verkar det som.

Eller snarare, det framstår som ett cirkelresonemang för mig. "Varför är potentialen annorlunda? På grund av e-fältet. Varför uppstår e-fältet? På grund av potentialskillnaden."

Jämför med t.ex. bollar som rullas ner för en kulle. Där har man en högre gravitationspotential upp på kullen än nedanför kullen. Att det är så beror på skillnader i position i gravitationsfältet. Ett objekt kan färdas spontant från ett område med hög potential till ett område med lägre potential. Bollarna kan alltså rulla nerför kullen spontant.

Översätter vi detta till vår situation motsvarar skillnader i gravitationspotentialen skillnaden i elektrisk potential, vilket uppstår på grund av olika positioner i det elektriska fältet mellan katod och anod. Detta fält byggs upp av de positivt laddade kopparjonerna som vill dra till sig elektroner från katoden och i förlängningen resten av ledningen. En tänkt positiv partikel kan röra sig från ett område med hög till ett område med låg potential, alltså från katoden till anoden. Det är detta som utgör strömmen, på samma sätt som bollarna på väg nerför kullen.

Det blir lite bakvänt eftersom vi numera vet att det är elektroner som rör sig i ledningen, så de går egentligen från låg till hög potential alltså från anod till katod. Men du får tänka att vi inte har en aning om elektronernas existens och tror att det är positiva partiklar som rör på sig. När dessa begrepp togs fram kände man inte till att elektronerna existerade. Bara för att göra det krångligare ännu krångligare.

Jag tror jag förstår hur man kan översätta atomnivån till makroskopisk nivå. Jag är helt med på den process du beskrev med elektronsnatteriet, men visst sker den väldigt många gånger per tidsenhet, och genomgående genom hela ledaren samtidigt? Då kan jag förstå att det ur ett makroskopiskt perspektiv blir ett genomgående elektriskt fält, trots att det egentligen är väldigt många, små elektriska fält "samtidigt".

Förstår jag det rätt då?

Ja så kan man se det. Man kan ganska enkelt räkna ut hur ofta det sker. Säg att vi har en galvanisk cell som genererar 16 mA i ström, vilket motsvarar 16 mC/s. Eftersom en elektron har laddningen 1,6*10^-19 C betyder det att vi förflyttar 10¹⁷ elektroner varje sekund.

Den enda frågan jag har kvar nu är varför följande gäller:

Kopparjonen omges av ett elektriskt fält som attraherar elektroner från katoden. Atomerna i katoden som avger elektroner blir då positivt laddade, vilket gör att de skapar ett elektriskt fält som attraherar elektroner från sina intilliggande atomer

Hur skulle kopparatomer låta sig joniseras av kopparjoner? Drar inte de exakt lika hårt i elektronerna? Eller kan man tänka att om en kopparjon börjar dra lite i elektronerna hos en atom börjar den atomen dra "lite" i andras elektroner osv?

Det finns en viktig skillnad och det är att kopparn i katoden (och ledningen, vi kan anta att den är gjord av koppar) är elektriskt ledande. Den kan leda vidare fältet hela vägen till zinkanoden och där blir fältet tillräckligt starkt för att oxidera zinkatomerna.

Ja, just det. Visst var det så att metaller i grundämnesform "delar" på sina elektroner? Alltså att elektronerna typ "flyter" runt mellan atomerna?

Ja ungefär så fungerar en metallbindning.

Och på grund av detta är elektronerna i katoden inte så hårt bundna till kopparatomerna, vilket tillåter kopparjonerna att stjäla elektronerna?

Ja precis

Okej, tack så hemskt mycket för hjälpen! Jag känner äntligen att det börjar klarna för mig. Jag vill inte grönmarkera tråden än, för jag måste smälta allt fullt först, men tack, tack och tack igen! Du anar inte hur mycket dina svar hjälper!

För all del, alltid kul när någon vill gå på djupet så man själv får tänka till :)

Nästa steg blir kanske att förstå hur en galvanisk cell med gemensam elektrolyt och aktivt material fungerar, t.ex. det alkaliska batteriet. Senare uppladdningsbara batterier/ackumulatorer.

När jag gick gymnasiet var faktiskt mitt gymnasiearbete att konstruera ett uppladdningsbart batteri, en NiFe-cell där jag sedan försökte optimera dess prestanda.

En liten fråga vid sidan om som slog mig imorse:

Kan man tänka sig att elektronsnatteriet äger rum i "båda riktningar"? Alltså både från zinkelektroden i riktning kopparelektroden, och från kopparelektroden i riktning zinkelektroden? Men bara att det sker i yttepytteliten utsträckning åt hållet motsatt strömriktningen.

I min kursbok står det nämligen att reaktionen Zn ⇌ Zn²⁺ + 2e^-kommer ske lite grand av sig själv vid anoden.

Kan du citera/fota vad det står i boken?

Okej.

Nja, det går ingen ström åt andra hållet. Det boken försöker påvisa är ungefär det som jag försökte förklara tidigare. Zink har en naturlig tendens att förlora elektroner och bilda zinkjoner, medan kopparjoner tenderar att ta upp elektroner och bilda kopparatomer. Vid katoden kommer kopparjonerna att attrahera elektroner från kopparkatoden så att atomerna där blir positivt laddade. Detta skapar ett elektriskt fält hela vägen till anoden som zinkatomerna känner av. De kommer då att avge sina elektroner och bilda zinkjoner som går ut i elektrolyten.

Det boken förklarar är vad en halvcellspotential är för något, dvs hur "benäget" ett ämne är att ta upp elektroner. Zinkatomerna kan avge elektroner och gå ut i lösning, men elektronerna som blir kvar på anoden kommer ganska direkt attrahera tillbaka de positiva zinkjonerna och bilda zinkatomer igen. Halvcellspotentialen mäter hur stor drivkraften är hos atomerna att avge elektroner i förhållande till elektronernas förmåga att locka tillbaka jonerna, typ.

En halvcell i sig är egentligen inte så användbar. Man måste kombinera två halvceller för att få en fungerande galvanisk cell. Först då kan elektronerna som blir kvar i anoden lockas över till den andra halvcellen istället för att de ska binda till jonerna vid anoden igen. Man kan alltså inte få någon användbar ström från en halvcell, så det är lite av en teoretisk konstruktion.