Redoxreaktioner Sid 313-323 I häftet

Elektrisk ström Elektrisk ström är elektroner i rörelse Denna fördjupningskurs handlar bland annat om hur batterier fungerar. Ett galvaniskt element är ett batteri Nästa föreläsning kommer att handla om hur man kan driva reaktioner med hjälp av elektricitet, sk elektrolys. I grunden handlar det om hur vissa ämnen gärna lämnar ifrån sig elektroner medan andra hellre tar emot dem.

Oxidation När ämnen avger elektroner kallas det för oxidation. Metaller har oftast en eller två valenselektroner. De släpper lätt ifrån sig sina valenselektroner för att nå ädelgasstruktur. Vilket grundämne Na Vilken laddning får Na om den tappar sin valenselektron? Na+

Syreatomen

Reaktion med syre När en metall reagerar med syre sker en oxidation av metallen. 4 Na + O24Na+ +4 e- +2O 4Na+ + 2O2-2Na2O

Reduktion När en atom upptar elektroner kallas det för reduktion T.ex. när syremolekylen O2 tar upp fyra elektroner och bildar 2 syrejoner. O2 + 4 e-  2 O2- Syre har reducerats Dvs syret har tagit emot elektroner Ordet reduktion betyder ”minska” Syrets laddning har minskat från 0 ( neutralt ) till -2

Oxidation + Reduktion = REDOX För att ett ämne ska lämna ifrån sig elektroner förutsätter det att något annat ämne tar emot elektronerna. För att ett ämne ska oxideras måste ett annat ämne reduceras. Därför sker alltid dessa reaktioner samtidigt. Reaktionen kallas därför REDOX REDOX reaktion

REDOX mellan zink och koppar Ett zinkbleck sätts ned i en lösning med kopparjoner. Zinkmetallen släpper ifrån sig elektroner som tas upp av kopparjonerna. Zinkblecket får en beläggning av koppar Zink oxideras och kopparjonerna reduceras REDOX

Ädlare metaller tar elektroner från oädlare metaller Väte är ingen metall En metall som befinner sig till vänster om väte kommer att släppa ifrån sig elektroner om vi sätter ned metallen i en syra. Metallen oxideras Väte i syran reduceras Det bildas vätgas Ämnen långt till vänster är starka reduktionsmedel

Förutsäga en reaktion Aluminiummetall och silverjoner Silver är ädlare än Aluminium Al + 3Ag+ Al + 3Ag+Al3+ +3 Ag Aluminium oxideras Silverjoner reduceras REDOX Aluminiumjoner och silvermetall Al3+ +Ag I denna situation är silver redan i metallform. ( grundämne) Silver kommer inte att bli en negativ jon. Det händer ingenting

Oädel metall + ädelmetall i jonform= REDOX Det krävs alltså en oädel metall och en ädlare metall. Den ädla metallen måste vara i jonform för att en reaktion ska ske Fe + Cu2+ Fe2+ + Cu Men Fe2+ + Cu ger ingen reaktion

Galvanisk korrosion och offeranoder Vi har redan berört dessa ämnen tidigare i kursen. Använd elektrokemiska spänningsserien och förklara Ge ett exempel på galvanisk korrosion. Ge ett exempel på en offeranod.

Batterier Redoxreaktioner som ger ström Principen för ett galvaniskt element: Två metaller som ligger långt ifrån varandra på elektrokemiska spänningsserien. En jonlösning som elektronerna kan röra sig igenom. Sladdar och en lampa

Ett alkaliskt batteri Det kallas alkaliskt batteri eftersom elektrolyten är basisk. Pluspolen är en kolstav med ett tunt lager mangandioxid. Minuspol är zink Zn Zn2+ +2e- ( ox) Mn2+ +2e-Mn ( red) Batteriet slutar leverera ström när manganjonerna tar slut.

Zn  Zn2+ +2e- (ox) Cu2+ + 2e- Cu ( red)

Citronbatteri Två metaller zink och koppar Citronsaft, sur elektrolyt som innehåller vätejoner H+. Elektroner frigörs när zink oxideras Elektronerna rör sig genom sladden till lampan och kopparen Överskott av elektroner reducerar vätejoner till vätgas

Forskning pågår Ett problem med dagens energiförsörjning är svårigheten att lagra energi. Vi använder i allmänhet mer energi på dagen än på natten. Den energi vi får från vattenkraft eller kärnkraft går för fullt dygnet runt. Vi skulle kunna spara energi om vi kunde lagra den bättre. Forskning för att framställa bättre batterier pågår för fullt. Ett effektivt batteri är t.ex. lithium-jon batterier (Li-jon-cell) som t.ex. finns i mobiltelefoner. Man forskar särskilt på hur snabbt man kan ladda t.ex. ett batteri till en elbil

Bränslecellen Bränslecellen är ett intressant forskningsområde. Elektricitet med hjälp av vätgas och syrgas Enda restprodukt är vatten Tyvärr, än så länge dyrt. Miljövänligheten beror på hur vätgas framställs

Primär- och sekundärbatteri Ett primärbatteri kan inte laddas upp på nytt. Ett sekundärbatteri är laddningsbart. Ett annat ord som används för ett laddningsbart batteri är ackumulator. Bilbatterier kallas även ackumulatorer. Traditionella bilbatterier sk blyackumulatorer använder Bly och blyoxid som minus och pluspol. Elektrolyten består av H2SO4 Därför är återvinning av blyackumulatorer särskilt viktig.

Luigi Galvani och Alessandro Volta Luigi Galvani upptäckte att om man vidrörde en nerv på en död groda med ett instrument av järn och mässing så rykte en muskel till. Alessandro Volta byggde vidare på Galvanis forskning och presenterade det första batteriet omkring år 1800 Voltas stapel Forskningsmetoderna kunde vara direkt livsfarliga.

Voltas stapel Runda skivor av koppar Rund skivor av zink Papper indränkt med en syra