|
|
Elektrokemi Home > Sajtkarta > Kosmos vetenskaper > Naturvetenskap > Elektrokemi
Kemiska beteckningar på de vanligaste atomslagen…känna till jonladdning på de vanligaste olika kemiska jonerna.
Elektrokemiska spänningsserien: Alla metaller i det periodiska systemet finns
egentligen med i de den elektrokemiska spänningsserien. I den elektrokemiska
spänningsserien ovan finns de metaller som vi skall arbeta med. Längst till
vänster finns oädla metaller och ju längre till höger man kommer desto mer
ädla blir metallerna. Metallerna till vänster om väte (H) kallas för oädla
metaller medan de till höger kallas ädla metaller. Om två olika metaller
slåss om elektroner kommer den ädlaste att vinna elektroner. Alla syror innehåller vätejoner (H+) vilka löser
upp oädla metaller till joner. Ädla metaller påverkas inte av syraangrepp. Oxidation innebär att en
atom eller jon avger en eller flera elektroner och på så sätt ökar i
elektrisk laddning. ex. oxidation av järn till järnjoner. Reduktion innebär att en
atom eller jon tar upp en eller flera elektroner och på så sätt
minskar i elektrisk laddning. ex. reduktion av kopparjoner
till koppar. När en oxidation sker så sker alltid en samtidig reduktion. Man talar därför om redoxreaktioner. Tittar vi på exemplen ovan så kan en oxidation bara ske då en reduktion sker. Om järn är nedsänkt i kopparjoner (kopparsulfat) sker alltså båda reaktionerna samtidigt. Reaktionerna kan skrivas ihop på följande sätt.
Vill man markera elektronövergång så görs detta på följande sätt.
Med hjälp av elektrisk ström kan man driva reaktioner. Nedan visas elektrolys av saltsyra (HCl). Vid minuspolen (katod) skapas vätgas och vid pluspolen (anod) skapas klorgas. Vätgasen antänds av värmen från en tändsticka (ca: 500 oC) och klorgasen som bildas är giftig (gammal stridsgas). Elektroderna består av grafit.
Elektrodreaktioner och PANK-regeln Ovan visas elektrodreaktioner för elektrolys av saltsyra. Pluspolen är en elektrod och minuspolen är också en elektrod. Vid dessa elektroder sker kemiska reaktioner. Om elektroden är en pluspol kallar man den anod. Minuspolen kallas katod. För att lättare komma ihåg vilken elektrod som är vilken så kan man använda sig av PANK-regeln. PANK står för positiv anod negativ katod. Katoden är negativ eftersom batteriet ovan har elektroner i överskott som vill levereras. Anoden är positiv eftersom det finns ett underskott på elektroner här. Negativa joner vill till anoden. I ovanstående fall vill kloridjoner (Cl-) till anoden och avge en elektron var. Då bildas klorgas. Varje kloratom parar ihop sig med en annan kloratom. Detta gör att båda kloratomerna upplever att de har 8 elektroner var i sitt respektive yttersta skal. En kovalent bindning har skapats och molekylen som har skapats kallas klorgasmolekyl (Cl2). På samma sätt parar vid
katoden två väteatomer ihop sig till en vätgasmolekyl (H2). Detta först efter att
varje vätejon har tagit upp var sin elektron. De joner som vill till katoden (negativa polen) kallas för katjoner ex. Na+, Mg+2, Ca+2, Cu+2, Zn+2, Al+3, dvs alla positiva joner. De joner som vill till anoden (positiva
polen) kallas för anjoner ex. Cl- , F-, SO4-2,
CO3-2, dvs alla negativa joner. Elektrolys av olika saltlösningar…vad händelser? Känna till rent teoretiskt vad som händer då olika lösningar elektrolyseras. Vad kommer hända med katod och anod. Nedan elektrolys av kopparklorid.
Hur förnicklar man eller förzinkar föremål? Detta kan göras med hjälp av elektrolys. Använd zinkjoner (Zn2+) eller nickeljoner (Zn2+) i lösning. Låt metallföremålet som skall förzinkas eller förnicklas vara som minuspol (katod). Använd likström och sätt igång processen. Elektroner kommer då att befinna sig här och reducera zink- eller nickeljonerna till rent zink eller nickel.
Alla metallerna i den elektrokemiska spänningsserien har olika stor förmåga att oxidera andra metaller, dvs få den andra metallen att avge elektroner som dom själva skall ha. En metall som oxiderar en annan metall kallas oxidationsmedel och metallen som blev av med elektronen eller elektronerna har då oxiderats. På motsvarande sätt kan en metall vara ett reduktionsmedel om den istället avger elektroner till en annan metall. Den andra metallen sägs då ha reducerats, dvs fått en lägre laddning. Ex.
Man kan låta de två metallerna "göra upp" i (hockey-)ringen och slåss om elektronerna. Den ädlaste metallen kommer att vinna elektronerna och den svagare kommer att förlora. De olika metallernas förmåga att ta upp elektroner mäts i jämförelse med vätgas, som utgör gränsen mellan ädla och oädla metaller. Förmågan mäts i volt (spänning). De båda metallernas förmåga jämförs och det kommer att flyta en elektrisk ström i ledningen mellan elektroderna. De båda metallblecken i vätskan nedan utgörs alltså av två olika metaller. Den elektrod som avger elektroner till den andra metallen genom ledningen kallas minuspol (katod). Den elektrod som får elektroner till sig kallas för pluspol (anod). Voltmetern kommer att visa en spänning. Vi har skapat ett batteri. Om den ena elektroden hade varit koppar (anod) och den andra hade varit järn (katod) så hade voltmetern visat ca: 0,3-0,4V. Hade elektroderna varit silver (anod) och zink (katod) så hade voltmeterns visat ca: 1,50-1,60 V. Jonkoncentrationen mellan elektroderna påverkar också en aning till vilken spänning det blir mellan elektroderna. Från tabeller kan man räkna ut spänningen mellan elektroder av olika metallslag. Här gäller att jonkoncentrationen i elektrolyten skall vara 1 mol/dm3 (1 molar) och att atmosfärstrycket skall vara 1 bar.
Konsekvenser av elektrokemiska spänningsserien Om man skall spika fast ett koppartak så skall man använda kopparspik. Om man använder järnspik så kommer järnet att donera elektroner till kopparen enligt ovan. Det finns ju alltid lite fukt med salter mellan kopparn och spiken på ett tak. En galvanisk ström kommer att bildas, och järnspikarna kommer att oxideras till järnjoner. Kanske kommer den mer hyfsade och allmänt accepterade svordomen "järnspikar" från denna förmodligen surt förvärvade erfarenhet.
Uppdaterad 2007-02-07 //Lars Helge Swahn |
Medlemskap
Prenumerera
på A.I.C. kursinformation |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 Home > Sajtkarta > Kosmos vetenskaper > Naturvetenskap > Elektrokemi |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
