Sitronbatteri - to elektroder og en elektrolytt

Elevøvelse gjennomført 6.12.12

Av Tuva Klunderud

Utstyr:

Sitron

Kobberelektrode

Zinkelektrode

Multimeter

Lysdiode - liten lyspære

Hensikt med forsøket

Hensikten med dette forsøket er å vise hvordan en sitron kan fungere som et galvanisk element – som et batteri.

Hypotese

Min hypotese er at det vil oppstå en redoksreaksjon mellom stoffene i kobberelektroden og sinkelektroden, som vil føre til at det ledes strøm gjennom sitronen og det vil få lysdioden til å lyse.

Fremgangsmåte

Vi klemte på sitronen, slik at den ble full av sitronsaft. I sitronen puttet vi sinkelektroden og kobberelektroden. Mellom disse puttet vi lysdioden. Deretter koblet vi multimeteret til hver av elektrodene, og stilte det inn på 20 V, slik at vi kunne måle spenningen i volt.

 

Observasjoner og fagstoff

Et elektrisk batteri er en komponent som har en lagret energi i kjemisk form, og kan avgi den i elektrisk form. Det samme skjer med sitronbatteriet når vi kobler til multimeteret – kjemisk energien overføres til elektrisk energi. For å forstå hvordan dette fungerer, må vi igjen se litt på redoksreaksjoner og spenningsrekka.

I sitronen puttet vi som sagt en kobberelektrode og en sinkelektrode. I spenningsrekka står sink over kobber, og sink vil derfor lettere gi fra seg elektroner til kobberet. Sinkelektroden er en anode (navnet på én av to elektroder – betyr å stige), fordi ladningen i sinkatomene siger når de gir fra seg elektroner – de blir oksidert. På den andre siden er kobberelektroden en katode (som betyr å synke) fordi ladningen i kobberatomene synker når de mottar elektroner – og blir redusert.
Ved en redoksreaksjon som i dette tilfellet, vil de to elektrodene fungere som to poler - den ene er positivt ladet, mens den andre en negativ. 

Når sinkatomene overfører elektroner til kobberatomene går de gjennom en ytre krets og det er dette som gjør at den kjemiske energien (redoksreaksjonen) overføres til elektrisk energi. Det som leder elektronene fra den ene elektroden til den andre, gjennom en ytre krets, er sitronsyren. Den kjemiske formelen for sitronsyre er C₆H₈O₇ og den har tre karboksylgrupper (COOH). Sitronsyren fungerer
som en elektrolytt (en løsning som inneholder fri, bevegelige ioner, og leder derfor strøm), fordi hver av karboksylgruppene har et positivladet hydrogenatom som den kan gi bort. Hydrogenatomet binder seg til elektronene fra sinkelektroden og ledes til kobberelektroden.

Når sinkelektroden gir fra seg elektroner til kobberelektroden, mister den masse. Men det var alt for lite spenning mellom elektrodene til at det ble noen masseoverføringer som man kunne se med det blott øyet.

Konklusjon

Hypotesen jeg kom med i begynnelsen av forsøksrapporten stemte omtrent. Det oppstod en redoksreaksjon mellom sink- og kobberelektroden, men spenningen var ikke sterk nok til at det ble lys i lysdioden. Vi gjorde målinger av den elektriske energien med multimeteret, men vi kom aldri over 1 V. Når et batteri gir såpass lite strøm, er det ikke så stor hensikt å bruke det til noe praktisk.

Det kan være flere grunner til at det ikke ble generert mye strøm i sitronbatteriet: mest sannsynlig var det for lite spenning mellom sink- og kobberelektroden fordi de ligger såpass nære hverandre i spenningsrekka at det ikke overføres så mange elektroner. En annen grunn kan være at det var en ujevn og for liten mengde hydrogenioner i sitronsyra, slik at overføringen av elektroner ble ujevn mellom elektrodene.

Kilder

http://no.wikipedia.org/wiki/Elektrisk_batteri

http://no.wikipedia.org/wiki/Syre