Galvaniskt element: Koppar och Zink i elektrolyt
Hej!
Ställde en fråga här om dagen gällande samma ämne men har nu uppstått vidare funderingar. Vi har arbetat med galvaniska element i form av att stoppa ned Zink och Koppar i en jonlösning, en elektrolyt. (Se bild nedan) Hur fungerar då detta vidare? Här är mina tankar men kan mycket väl vara fel, så en förklaring uppskattas! Zinken släpper iväg sina 2 valenselektroner för att kunna få ädelgasstruktur, eftersom elektronerna inte kan vandra genom elektrolyten vandrar de genom ledaren och passar på att utföra ett arbete till oss (tända lampan) de fortsätter sedan ner mot Kopparn, som är en ädelmetall. Här kommer funderingar... om kopparn tar upp dessa två elektroner bildas ju en negativ jon, men metaller kan väl enbart bilda positiva joner? Varför skulle kopparn vilja ta upp dessa elektroner, den kommer ju fortfarande inte uppnå ädelgasstruktur? Är denna kopparbiten istället en kopparjon dvs Cu2+? Då skulle ju detta bilda koppar i sin atomform.. somsagt många funderingar, svar eller förklaring uppskattas enormt!
En lång tråd om galvaniska element från häromdagen. Titta här:
naytte skrev:En lång tråd om galvaniska element från häromdagen. Titta här:
Tack, dock är detta galvaniska element lite annorlunda, det liknar mer daniells galvaniska element. Men det jag har på bilden innebär att båda metallerna sänks ned i samma elektrolytlösning, dvs finns det inte olika bägare i vilka elektrolyt lösningarna är olika... Hade behövt lite hjälp med hur man ska tänka i detta fallet :)
Det är inte kopparmetallen själv som reagear. Jag är inte helt säker, men jag skulle tro att detta galvaniska element funkar på ungefär samma sätt som det i tråden jag länkade. Jonlösningen har antagligen koppar(II)joner i sig och de reagerar då på kopparytan med elektroner som stulits från zinken.
Ifall min analys ovan stämmer blir det nog ett ganska dåligt galvaniskt element. Kopparjonerna kommer gå direkt till zinken och stjäla direkt från elektroden istället för att de förs genom ledningen. Då minskar strömstyrkan.
Hur som helst: antagligen är det en jonlösning med koppar som positiv jon i. Kopparjonerna reagerar på ytan av kopparelektroderna och bildar koppar på dess yta med hjälp av stulna elektroner från zinken. (tror jag).
Okej, tror jag hänger med.
Dock använde vi enbart salt (NaCl) och vatten när vi gjorde denna lösning, så misstänker att det inte finns kopparjoner där i…
Det som gör detta lite klurigt är att det inte är natriummetallen som reduceras. Det enda andra ämnet i lösnigen som låter sig reduceras är hydroxidjoner. Då är det (kanske?) följande reaktion som äger rum vid kopparelektroden:
2Cu(s)+ 2OH- ⇌ Cu2O(s) + H2O + 2e-
Det är bara ett förslag på vad det kan vara, är som sagt inte säker. Det är i alla fall inte natriummetallen som reagerar.
Ditt galvaniska element är lite krångligare än ett traditionellt Daniells element. Det påminner mer om hur ett citronbatteri fungerar, vilket jag har skrivit ett långt inlägg om tidigare:
I ditt fall kommer troligen löst luft i elektrolyten spela stor roll för reduktionen. Vätejoner och löst syre kan ta upp elektroner och bilda vatten vid kopparelektroden. Eftersom vatten alltid innehåller en viss mängd vätejoner är detta möjligt.
Vad mätte ni upp för spänning?
Okej! Det lösta syret, var kommer det ifrån, från att luft liksom blandats in vid skapandet av elektrolyten? Bara så jag förstått det rätt: Detta syre reagerar sedan med vätejonerna från citronsaften (eller vart kommer dessa väte joner från med tanke på att det i mitt fall inte handlar om citroner?) och kan då bilda vatten, och samtidigt ta upp elektroner eftersom vätejonerna är positivt laddade, vilket gör att det krävs fler elektroner för att det ska "balanseras".
Nu är jag inte helt säker här, men går på siffran jag tycker mig minnas (så låter det väldigt orimligt är det troligen mitt minne som krånglat till det :)) Men runt 3V skulle jag gissa
En till fråga, detta vatten som skapas vid kopparelektroden, vad har det för funktion? Det binder ju somsagt elektroner men varför är det viktigt?
Det lösta syret, var kommer det ifrån, från att luft liksom blandats in vid skapandet av elektrolyten?
Ja precis, när man blandar runt i elektrolyten (och bereder lösningen - spolar upp vatten, blandar den med saltet osv.) rörs luft ner i den. Om du har kokat vatten på spisen någon gång kanske du har märkt att det stiger upp bubblor långt innan vattnet kokar. Det är luftbubblor som bildas eftersom gasers löslighet i vatten sjunker med stigande temperatur.
Bara så jag förstått det rätt: Detta syre reagerar sedan med vätejonerna från citronsaften (eller vart kommer dessa väte joner från med tanke på att det i mitt fall inte handlar om citroner?) och kan då bilda vatten, och samtidigt ta upp elektroner eftersom vätejonerna är positivt laddade, vilket gör att det krävs fler elektroner för att det ska "balanseras".
Det stämmer! Fast egentligen är det syret som tar upp elektronerna, inte vätejonerna. Syret "reduceras" från syrgas till vatten.
Det finns alltid en viss mängd vätejoner i vatten, vid neutralt pH motsvarar det 10-7 mol/dm3. Väldigt lite, men tillräckligt för att ändå mäta en spänning. Problemet är att det inte går att plocka ut så stor ström från ett sådant galvaniskt element. Om man hade använt t.ex. citronsaft istället hade den fungerat bättre.
En till fråga, detta vatten som skapas vid kopparelektroden, vad har det för funktion? Det binder ju somsagt elektroner men varför är det viktigt?
Det fyller ingen funktion på så sätt. Syrgasen som är löst i vattnet vill binda till sig elektroner och då kommer man får vatten som produkt.
Okej, då förstår jag!
Tack snälla för all hjälp! :)
