Elektrokemi

Elektroner i rörelse
ATOMENS BYGGNAD
Kärna
Positiva Protoner
Neutrala Neutroner
Runt om
Negativa Elektroner
ELEKTRISK STRÖM
 är elektroner som rör sig i en ledare
 eller joner som rör sig i en lösning ( elektrolyt)
Mg 2+
JONER
 Atomer som är laddade kallas joner
 När atomer tappar elektroner bildas positiva joner
 När atomer tar upp elektroner bildas negativa joner
Några positiva joner
Järnjoner, Fe2+
Vätejon, H+ Magnesiumjoner, Mg 2+
Kopparjoner, Cu2+
Natriumjon, Na+
Zinkjoner, Zn 2+
Ammoniumjon NH4+
Några negativa joner
Syrejonen kallas oxidjon, O 2Klorjonen kallas kloridjon, Cl Svaveljonen kallas sulfidjon , S 2-
Spänningsserien
- ädla och oädla metaller
 I spänningsserien ordnas metaller efter hur ädla de är
 En metall som lätt bildar joner kallas oädel
 En metall som inte vill bilda joner kallas ädel
 Oädla metaller kallas väteutdrivande, därför står väte (H) mellan de ädla och
oädla metallerna
Oädla metaller
Ädla metaller
Li K Ca Na Mg Al Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
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
 Ordningen talar om vilka ämnen man kan använda för att t.ex.
alstra energi i ett galvaniskt element.
Vad händer om man lägger en oädlare metall i en
lösning med ädlare metalljoner?
Fe
Temp
Cu2+
Temp
Fe 2+
Detta har hänt
Cu2+ +
2 e
Cu (reduktion)
Fe
2 e
Fe 2+ (oxidation)
_________________________________
= Cu2+ +
Fe

Cu +
Fe 2+ (redoxreaktion)
Järnatomerna blir järnjoner och kopparjonerna blir kopparatomer
Vad händer om man lägger en ädlare metall i en
lösning med oädlare metalljoner?
Ex. Koppartråd läggs i en lösning av järnjoner
Järnjoner, Fe2+
Koppartråd, Cu
Inget händer eftersom koppar är ädlare än järn. Koppartråden
kommer inte att lämna elektroner till järnjonerna
Luigi Galvani
 Luigi Galvani var en Italiensk fysiker, 1737 – 179898
 Gjorde experiment med grodlår och elektricitet
 Han märkte att ett grodlår ryckte till om han
tog i det med olika metaller
 Han kallade det för djurisk elektricitet
 Hans arbete ledde till dagens batterier och till kunskapen
om hur nervtrådar kontrollerar muskler
Allesandro Volta
 Italiensk fysiker , 1745-1827
 År 1800 presenterade han det första batteriet som gav
varaktig ström
 Han använde silver och zinkelektroder och en
elektrolyt av svavelsyra.
 Varje batteri gav 1,1 volt
 Han seriekopplade sedan många batterier så att han
fick en spänning på 100 volt.
 Detta kom att kallas Voltas stapel
OXIDATION och REDUKTION
Oxidation = Ett ämne lämnar ifrån sig elektroner
Reduktion = Ett ämne tar upp elektroner
Redoxreaktion = En reaktion när ett ämne oxideras
samtidigt som ett annat ämne reduceras
Kopparatomer kan bli kopparjoner (oxideras)
Cu
-
Cu2+
+ -
-
Cu2+ + 2e-
Cu (s)
Kopparjoner kan bli kopparatomer(reduceras)
Cu2+
+ -
Cu2+ + 2e-
Cu
Cu (s)
GALVANISKT ELEMENT(batteri)
 2 olika elektroder av olika metaller(eller metall och kol)
 Lösning med joner (elektrolyt)
 Zn-C elektroder ger 1,5 V = vanligt batteri
Ett batteri är ett galvaniskt element
e-
e-
eMinuspol
e-
Zn
-
Cu
+
Pluspol
Galvaniskt element = två olika
metaller som sänks ner i en
jonlösning. Mellan de båda
metallerna får man en elektrisk
spänning.
Galvanism = elektriska strömmar
som bildas när två olika metaller
binds samman av en jonlösning.
(aq.)
Göran Sellberg ©
Ett vanligt brunstensbatteri
1. Metallanslutning
2. Kolstav
3. Zinkcylinder
4. Brunsten (+Kolpulver)
5. Ammoniumklorid (salmiak)
6. Metallanslutning
Göran Sellberg ©
Ackumulator (latinska ordet ackumulera betyder samla)
 Ett laddningsbart batteri kallas ackumulator
 En blyackumulator används som startbatteri i bilar, båtar,
mopeder, mm
Blyackumulator
I bil, motorcykel mm
(blyplattor i svavelsyra)
Litiumjonbatteri
Bärbar dator t.ex
Nickel-metallhybridackumulator
Göran Sellberg ©
Korrosion (från franska ordet corrodere = gnaga sönder)
 Metaller reagerar med syror och fuktig luft och fräts sönder
 När oädla metaller påverkas av fuktig luft kallas det korrosion
 Järn som korroderar rostar
 Koppar som korroderar ärgar
Skydd mot korrosion
 Håll rent och torrt
 Måla med rostskyddsfärg
 Olja in t.ex. cykelkedjor
 Lägg ett lager av en oädlare metall utanpå
t.ex. varmförzinkad, förnickling, förkromning
Varning!!
 Kopplar du ihop vattenledningar av olika metaller kan de
bilda ett svagt galvaniskt element och börja läcka
 Om man spikar ett koppartak med järnspik kan det lossna
Offeranod
 För att skydda en oädel metall kan man fästa klumpar
av en ännu oädlare metall på den.
 Den oädlare metallen kommer då att korrodera först
PANK
Positiv
Anod
Negativ
Katod
ELEKTROLYS
Vid en elektrolys tillför man ström och på så sätt bildas
kemiska reaktioner
Anod +
Elektroder
Katod -
Elektrolyt =
lösning med
joner = lösning
Elektrolys av saltsyra
 Elektrolyten, saltsyra, HCl, innehåller jonerna H+ och Cl-
 Vid anoden bildas klorgas
 Vid katoden bildas vätgas
Elektrolys av kopparklorid
Katod
Anod
Klorgas Cl2
Cl Cu2+
 Vid anoden bildas klorgas
Anodreaktion
Cl - avger elektroner och bildar klorgas
2 Cl -
 Vid katoden bildas koppar
Cl -
-
2 e-

Cl2
Katodreaktion
Cu2+ tar upp elektroner och bildar koppar
Cu2+
+
2 e-

Cu
Elektrolys
 Joner i lösningen (elektrolyten)
omvandlas till atomer.
 Används tex vid förgyllning,
förkromning mm.
Göran Sellberg ©
Kom ihåg!
Det är coolt att vara smart!!