Elektrokemi Elektroner i rörelse. Galvanisk historia Luigi Galvani, 1737 – 1798 Gjorde experiment med grodlår och elektricitet som ledde till dagens batterier.

En presentation över ämnet: "Elektrokemi Elektroner i rörelse. Galvanisk historia Luigi Galvani, 1737 – 1798 Gjorde experiment med grodlår och elektricitet som ledde till dagens batterier."— Presentationens avskrift:

1 Elektrokemi Elektroner i rörelse

2 Galvanisk historia Luigi Galvani, 1737 – 1798 Gjorde experiment med grodlår och elektricitet som ledde till dagens batterier

3 Atomer och joner – en sann kärlekssaga En järnspik släpps ner i en bägare med kopparsulfat. Kärlek uppstår! Järnatomerna blir järnjoner och kopparjonerna blir kopparatomer.

4 Redox-reaktion Kopparjonerna tar till sig e -, reduceras och järnatomerna ger ifrån sig e -, oxideras e-

5 Reaktionsformler - Visar vilka ämnen som deltar i reaktionen - Hur mycket av varje ämne som finns, samt - Vilka ämnen som finns efter reaktionen Viktigt att tänka på -Balansera formeln -vilket innebär att det ska finnas lika mycket av varje ämne på bägge sidor av filen

6 Hur är det möjligt? Fe → Fe 2+ + 2e - Järnatomer blir järnjoner Cu 2+ + 2e - → Cu Kopparjoner blir atomer Alltså……. Fe + Cu 2+ → Fe 2+ + Cu För att det ska bli mer begripligt så tittar vi på...

7 Spänningsserien - ädla och oädla metaller I spänningsserien ordnas metaller efter hur ädla de är. Oädla metaller kallas väteutdrivande, därför står väte mellan de ädla (hö) och oädla metallerna (vä). K Ca Na Mg Al Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au Oädla metaller Ädla metaller

8 Kort om spänningsserien Metallerna har olika lätt att ge ifrån sig e - och bli joner. Ju ädlare metall desto svårare att ge ifrån sig e -. En metall som är ädlare än en annan kan ta e - från den oädlare.

9 Varför spänningsserie? Ordningen talar om vilka ämnen man kan använda för att tex alstra energi i ett galvaniskt element.

10 www.sli.se Alessandro Volta och batteriet

11 Batterier och galvaniska element I ett batteri finns ett eller flera galvaniska element. I ett galvaniskt element sker kemiska reaktioner som ger upphov till elektrisk ström. Minuspolen består av oädla metaller som vill ge bort elektroner och plus polen består av joner eller jonföreningar som är plusladdade och vill ta emot elektroner.

12 Ett batteri är ett galvaniskt element Galvaniskt element = två olika metaller som sänks ner i en jonlösning. Mellan de båda metallerna får man en elektrisk spänning, spontan reaktion. Galvanism = elektriska strömmar som bildas när två olika metaller binds samman av en jonlösning. Zn - Cu + e-e- e-e- e-e- e-e-

13 Ett vanligt brunstensbatteri 1.Metallanslutning 2.Kolstav 3.Zinkcylinder 4.Brunsten 5.Ammoniumklorid 6.Metallanslutning

14 Batterier Idag finns det många olika typer av batterier att välja mellan, var och en med sina brister och förtjänster. Primärbatterier har funnits sedan år 1800 då Alessandro Volta byggde en "stapel" av zink- och silverplattor med saltindränkta läskpapper emellan. Ju fler plattor som ingick i stapeln desto kraftigare "stöt" fick han när han berörde den. Det är för att hedra denna händelse som enheten för den elektriska spänningen är Volt. Praktiskt hanterbara och ekonomiska batterier har vi haft sedan 1890-talet i form av det sk. brunstensbatteriet. Det är den klassiska batteritypen till tex. ficklampor, och andra tillämpningar där lågt pris är viktigare än hög kapacitet. ( Ett typexempel på användning av brunstensbatterier är till ljusen i luciakronan - 30 minuter en gång om året ). Det är den batterityp som är lättast att ta om hand vid våra miljöstationer.

15 Ackumulator (latinska ordet ackumulera betyder samla) Ett laddningsbart batteri kallas ackumulator Litiumjonbatteri Nickel-metallhybrid- ackumulator Blyackumulator

16 Används som startbatteri i bilar, båtar, mopeder, mm

17

18 Vätgas som bränsle Bränslet är exempelvis vätgas, (metanol eller etanol) Om bränslecellen drivs av vätgas och luft så reagerar vätgas och syre och omvandlas till elektricitet och värme. Avgaserna består bara av vatten. Så produceras el i en bränslecell Bränslecellen har en anod som är positivt laddad och en katod som är negativt laddad. De sitter på varsin sida av en elektriskt ledande lösning - en elektrolyt. Vid anoden leder man in vätgas i bränslecellen och vid katoden syrgas eller luft.

19 1. Vid anoden leds vätgas (H2) in. 2. Vid katoden tillförs syrgas (O2) eller luft. 3. Vätet delar sig till vätejoner (H+) och elektroner (e-­). 4. Elektronerna vandrar över till katoden via ledaren och bildar en elektrisk ström. 5. Syremolekylen delar sig till syrejoner (O2-) när den kommer i kontakt med de fria elektronerna. 6. Vätejonerna passerar genom elektrolyten och förenar sig med syrejoner så att vatten (H2O) bildas

20

21

22 Korrosion (från franska ordet corrodere = gnaga sönder) Metaller reagerar i fuktig luft och fräter sönder

23 Galvanisk korrosion och offeranoder Metaller finns nästan bara naturligt i jonform, därför är det naturligt att de metaller vi framställer återgår till jonform i utomhusmiljön, detta kallas för korrosion. När två metaller möter varandra och det finns surt regn eller saltvatten bildas ett galvaniskt element detta ger upphov till korrosion.

24 I ett galvaniskt element är det den oädlaste metallen som löses upp. På båtskrov använder man en oädlare metall som offeranod så att hela skrovet inte rostar sönder.

25

26

27 Varning Kopplar du ihop vattenledningar av olika metaller kan de bilda ett svagt galvaniskt element och börja läcka..

28 Elektrolys Är när två stavar sänks ner i en elektrolyt och kopplas till en strömkälla. Positiv - Anod Negativ - Katod PANK

29 Elektrolys Joner i lösningen (elektrolyten) omvandlas till atomer. Används tex vid förgyllning, förkromning mm Anne-Lie Hellström ©

30 Elektrolys

31 http://www.teacherondemand.se/video/280/elektrolys.htm l

32

33 Metaller skyddas av metaller Med hjälp av elektrolys kan man skydda en metall från korrosion genom att förse den med ett tunt lager av en oädlare metall, tex en järn spik får ett lager av zink genom att man har sätter en zink platta i en lösning med en järn spik och sedan sätta på en spänning (elektricitet).

34

35

36 Elektrokemi handlar alltså om elektroner som hela tiden är i rörelse

37 Kom ihåg! Det är coolt att vara smart!!