Elektrokjemiske Reaksjoner

Elektrokjemiske reaksjoner

I elektrokjemiske reaksjoner overføres elektroner. Elektrokjemiske reaksjoner som avgir energi, kan avgi den i form av elektrisk strøm. Vi kan få slike reaksjoner til å gå motsatt vei ved hjelp av elektrisk strøm.”1

multimeter2.jpg

Vi kan lage et enkelt batteri ved hjelp av en sitron og to elektroder, som har forskjellig kjemisk sammensetning, en som blir redusert og en som blir oksidert. I dette tilfellet bruker vi en sitron og to elektroder av Sink og kobber (Galvanisert spiker og en 50 øring). Ut fra denne sitronen er det ikke mye strøm, men det er nok til å få et utslag på et volt meter (også kalt ett elektroskop).

Dette kan vi forklare som en elektrokjemisk reaksjon eller en redoksreaksjon.2
Altså at det er et stoff som blir oksidert og et som blir redusert, det blir også overført elektroner fra en anode til en katode. Dette sitronbatteriet er egentlig bare en galvanisk celle som inneholder de to mineralene sink(Zn) og kobber (Cu). I denne cellen/sitronen har vi mengder av potensiell energi (Ep) som vi kan omforme til kinetisk energi (Ek), ved å koble de to elektrodene sammen med en elektrisk førende ledning.

Galvanisk celle og Elektrolyse

Galvanisk celle: Kjemisk energi blir omdannet til elektrisk energi
Elektrolyse: Elektrisk energi blir omdannet til bunden kjemisk energi

En galvanisk celle er en redoksreaksjon i praksis. For å omforme den kjemiske energien til elektrisk strøm trenger men to elektroder, to løsemidler (ione-løsninger), en ledning i mellom elektrodene og en ”saltbro” (forbindelse mellom de to ione-løsningene). Prinsippet til et enkelt batteri kan vi forklare på denne måten.

350px-Galvanic_Cell_svg.png

På den positive siden har vi en kobber elektrode som står i en løsning av kobbersulfat (CuSo4). På den negative siden har vi en sink elektrode som står i en løsning av sinksulfat (ZnSo4). Ved sink elektroden blir det frigjort sink-ioner (Zn2+) og de to elektronene(2e-) som ble satt fri blir trukket igjennom den elektriske ledningen. Når de passere voltmetre får vi et utslag på 1,1 volt, og en lyspære vil da gløde svakt. Tilslutt ender elektronene opp oss kobber elektroden, her tar ionene fra kobbersulfat løsningen til seg elektronene og blir til rent metallisk kobber (Cu), dette fester seg til kobber elektroden og den vokser. Dette er en reaksjonen som vil repetere seg kontinuerlig helt til det enten er tomt for kobberioner eller zink elektroden er borte. Og dette er hva vi kaller en redoksreaksjon.

-Kobber blir redusert
-Sink blir oksidert
Reaksjonsligningen for denne galvaniske cellen (også kalt Daniell celle) vil se slik ut:

Zn —> Zn2+ + 2e-
Cu2+ + 2e- —> Cu

Elektrolyse er nesten det motsatte av en galvanisk celle, her brukes elektrisk strøm til å lage kjemisk energi. Elektrolyse kan også brukes til å legge et belegg av et annet metall rundt et objekt.

elektro.jpg

Elektrolyse blir nesten utført på samme måtte som cellen ovenfor. I en elektrolyse har vi to elektroder, en elektrolytt og en strøm kilde med like strøm. Når alt er koblet sammen som illustrasjonen til høyre, vil en reaksjon begynne. I dette tilfellet har vi en elektrolytt av kobberklorid (CuCl2) og to karbon staver. Ved den positive katoden vil det begynne å boble klorgass, siden reaksjonen mellom CuCl2 løst i vann ender opp med Cu2+ og 2 Cl-. Men på den negative anoden vil vi få et belegg av kobber (Cu2+ + strøm —> Cu) siden de positive kobberionene trekkes mot den negative anoden og får da to elektroner, og blir til metallisk kobber igjen.

Galvanisk elementer (Batteri typer)

Et galvanisk element er bare at annet navn på en galvanisk celle, men her ligger ting mer til rette og elementet er mer kompakt. De vanligste galvaniske elementene i dag er batterier. De finnes i mange forskjellige størrelser, former og strøm styrke. Når vi snakker om batterier finnes det flere typer som vi deler i to hovedtyper de som kan lades opp og dem som ikke kan lades opp. Betegnelsen eller navnet på de forskjellige batteriene referer som oftest til hva som oppbevare seg på innsiden. Det kan være de forskjellige metallene eller ioneløsningene.

De ikke oppladbare batteriene finner vi flest av og er de vanlige Duracell og Novalin batteriene. Disse finnes i størrelser som a, aa, aaa, aaaa, c, d, og e samt noen spesielle. Disse variere fra 9 – 1,5 volt med noen unntak.
De vanligste oppladbare batteriene er litium og bly batterier. Litium batterier finnes i datamaskiner og mobiltelefoner og har blitt mer og mer vanlige, mens bly batterier finner vi i biler og båter.

Styrken eller kraften til batterier er ikke bare basert på størrelsen men på hvilke stoffer de inneholder. Disse stoffene har vi rangert etter hvor lett reduserende de er (evnen til å danne ioner).

Litium
Kalium
Barilium
Kalsium
[…]
Sølv
Gull

Litium som vi ser står øverst, er derfor det stoffet som vi kan lage kraftigst batterier med, mens et laget av gull ville ikke klart å gi strøm til en lyspære.
Under følger en liste med de mest vanlige batteriene, samt hvilke elektroder de er satt sammen av:3

Batteri type Elektroder Eksempel på bruk
Sitron batteri Sink & Kobber Ilustrere
Alkaliske batterier Sink & Manganoksid Fjernkontrollen
Litium batterier Litium og Manganoksid Klokker
Bly batterier Bly og Blyoksid Biler
Litium-ionbatterier Karbon og Litium Koboltoksid Data & Mobil
Add a New Comment
or Sign in as Wikidot user
(will not be published)
- +
Unless otherwise stated, the content of this page is licensed under Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License