Elektrokjemi; To poler, og en elektrolytt

Batterier kommer i alle størrelser og former, og de kan ha veldig ulike egenskaper. Noen batterier koster en liten formue og får plass bare i de dyreste forbruksartiklene, mens andre kan kjøpes for nesten ingenting. Enkelte batterier er små nok til å få plass i armbåndsur, men de er likevel i stand til å levere elektrisk energi i flere år. Andre kan du lade opp, og på den måten gjøre det mulig å lagre energi gang etter gang. Hva skjer egentlig inne i et batteri når det gir fra seg energi? Og hvorfor er det slik at det er kun noen av dem som er ladbare? 

Utstyr:

- Sitron
- Kobberelektrode
- Sinkelektrode
- Multimeter

Fremgangsmåte:

1. Koble sammen og se om det går strøm.
2. Forsøk å si noe om de kjemiske reaksjonene (f.eks redoksreaksjon).






Batteriet er laget slik at de elektronene som blir overført mellom stoffene, går gjennom en ytre strømkrets istedenfor direkte mellom stoffene.



Vi bruker sink og kobber som elektroder for å kunne konstruere et sitronbatteri. Det er stor avstand mellom de to ulike stoffene i spenningsrekken (sink er øverst), noe som resulterer i at spenningen blir automatisk liten med tanke på at det er lite motstand i elektronoverførselen fra sink til kobber. Sink oksiderer (gir fra seg elektroner) og får en positiv ladning (anode). Kobber reduserer (tar imot elektroner) og får en negativ ladning (katode).



For å få spenning mellom anoden og katoden trenger vi en elektrolytt (strømledende væske). Vi tar i bruk en sitron, som inneholder en form for syre. I denne syren er det ioner (ladede atomer).

Spenningen måles i volt. Potensialdifferansen mellom to elektroder i en elektrokjemisk celle kalles for elektrodepotensial. I dette tilfelle skal elektrodepotensialen være på 1,1 V.



Multimeteret registrerer elektrisk strøm fra sitronbatteriet i form av 0,93 V. Vi kan konkludere med at kjemisk energi blir overført til elektrisk energi. Spenningskilden i et slikt batteri kaller vi derfor for en galvanisk celle. Selv om sitronbatteriet avgir litt elektrisk energi, er det langt fra et godt batteri. Den indre motstanden i sitronen gjør at strømmen blir svært liten, så vi kan ikke bruke dette galvaniske elementet (batteri) til en strømkilde.

Metallenes spenningsrekke

Utstyr:

- Sølvnitrat (Aq - Flytende væske) - Er en kjemisk forbindelse (AgNO3) av sølv, nitrogen og oksygen.

- Kobber (S - Fast) - Er et grunnstoff med kjemisk symbol Cu og atomnummer 29.
- Noe å væsken i
- En spenningsmåler



Hypotese:

Jeg går ut ifra at siden kobber har en lavere posisjon på spenningsrekka enn sølv, så vil kobberet få en positiv ladning fordi det reduseres (tar imot elektroner), imens sølvnitratet oksideres (gir fra seg elektroner) og får en negativ ladning.

Fremgangsmåte:

1. Lage et en spiral av et kobberbasert fast stoff.
2. Plassere spiralen i et beger, fylt opp med sølvnitrat.
3. Vent og se hva som skjer!




Resultat:


Etter en stund fikk den flytende væsken en gul-grønn farge, noe som er et bevis på at det skjer en redoksreaksjon, der atomene både gir og mottar elektroner for å fylle det ytterste elektronskallet i atomet med maksimalt åtte elektroner (åtteregelen).


Det er fordi væsken består av blant annet kobberioner (Cu+) og sølvioner (Ag+), som binder sammen og danner et sølvfarget og tilsynelatende porøst belegg på spiralen.




Stoffene til venstre i periodesystemet gir lettere fra seg elektroner enn stoffene til høyre. Men for å unngå at det blir problematisk å finne ut hvilke stoffer som kan reagere med hvilke, og for å spare tiden det tar å måtte bla opp i naturfagsboka for å undersøke periodesystemet, kan vi bare følge spenningsrekka. Det er en oversikt over rekkefølgen av stoffer som lettest reagerer med andre stoffer og gir fra seg elektroner. I den galvaniske spenningsrekken ligger de uedle metallene, som lettest reagerer med andre stoffer på den ene siden som anoder, imens edelmetallene ligger på den andre siden som katoder. Forskjellen kan måles som spenninger mellom metallene.


Kobberet har en høyere plassering i spenningsrekka enn sølv. Dette er fordi det har et atom med et elektron i det ytterste skallet, og har derfor lett for å gi bort elektronet når det har mulighet. Kobberet blir derfor en anode (negativt), imens sølvnitratet blir en kadode (positivt). Og siden sølv har en lavere plassering i spenningsrekka enn kobber, betyr det at sølv (fast form) ikke vil reagere om det blir plassert i en kobberløsning.

Menneskers arvelige forhold

Vi skal undersøke fordelingen mellom ulike fenotyper og genotyper hos oss selv. Med fenotype mener vi egenskapen slik den kommer til uttrykk (for eksempel brun øyefarge), og med genotype mener vi hvilke arveanlegg (gener) et individ har for en egenskap. BB eller Bb er genotyper som begge gir brun øyefarge, fordi anlegg for brun farge (B) dominerer over anlegg for blå farge (b). De store bokstavene betegner dominante anlegg, og de små bokstavene betegner recessive (vikende) anlegg. Hvis vi for eksempel skriver B? eller B-, betyr det at genotypen enten er BB eller Bb.

Utstyr:

- PTC- papir
- Deg selv
- Utskrift av «Det genetiske hjulet»

Fremgangsmåte:

1. Fyll ut skjemaet med dine egne fenotyper og genotyper.
2. Bruk "Det genetiske hjulet" og finn ut hvilket genotypenummer du har, på grunnlag av opplysningene i tabellen. "Det genetiske hjulet" består av seks ringer utenfor hverandre slik figuren viser.

I dette forsøket skal du skravere den sektoren som passer til dine egenskaper. Sektoren snevres inn når du går utover hjulet. Hvis du har den recessive egenskapen, skraverer du feltet med to små bokstaver, mens har du den dominante egenskapen, skraverer du feltet med en stor bokstav. Begynn i sentrum av hjulet og følg den veien utover som passer dine egenskaper og genotyper.

Egenskap - Fenotype - Genotype - Egen fenotype - Egen genotype
Kjønn - Gutt - xy - Gutt - xy
Øyefarge - Blå - bb - blå - bb
Tungerulling - rulle - T? - rulle - T?
Øreflipp - fri - F? - fri - F?
Foldede hender - Venstre tommel øverst - hh - Venstre tommel øverst - hh
Lillefingers form - bøyd - L? - bøyd - L?

PTC-smak - smaker - S? - smaker - S?
Korslagte armer - høyre arm øverst - K? - høyre arm øverst - K?
Hår på fingerens “midt-ledd” - ikke hår - mm - ikke hår - mm
Fregner - ikke fregner - aa - ikke fregner - aa
Nesefasong - rett nesetipp - N? - rett nesetipp - N?
Haike-tommel - haike-tommel - C? - haike-tommel - C?
Irissirkel - ikke irissirkel - ii - ikke irissirkel - ii
Hårlinje - spiss - H? - spiss - H?


Jeg fikk 51 på "det genetiske hjulet." Det tyder på at jeg har et omfang av dominante gener, noe som er til stor kontrast mot den første tabellen som henviser til "det genetiske hjulet," der jeg har et omfang av recessive gener. Tabellen burde egentlig derfor utvides, i likhet med hjulet, slik at man får en mer korrekt framstilling av hva slags genotype og fenotype man har.

Noe de fleste folk med en oppfatning av kjemi og naturvitenskap vil lure på angående dette er: Er det sannsynlig at to mennesker har helt lik genotype for alle egenskaper? Nei, det er det ikke. Ingen er helt like, om vi ser bort fra eneggede tvillinger eller kloner – som ikke er tillatt i Norge. Eneggede tvillinger er i utgangspunktet genetisk like fordi de stammer fra den samme eggcellen. Det skal være umulig å se forskjell på dem i DNA- profilen. Det har imidlertid vist seg at det kan oppstå små genetiske ulikheter i løpet av fosterutviklingen, som kan komme til uttrykk ved at den ene eneggede tvillingen kan rammes av arvelig sykdom, mens den andre slipper unna. Dette kan forklares ved at det i enkelte tilfeller kan skje en kjemisk modifisering i DNA-et. Et eksempel er at det legges til en metylgruppe på cytosin, som er en av de fire basene som utgjør DNA- molekylets byggesteiner. Modifikasjonene kalles preging og har stor betydning for genenes funksjon. Preging har i mange tilfeller vist seg å føre til genetiske sykdommer som kun bryter ut hos den ene tvillingen.
Det er også slik at miljø er en avgjørende faktor, i likhet med arv, når det kommer til å oppnå de samme egenskapene - både utvendig og innvendig. Eks: For selv om kloner har helt lik genotype, vil de fremdeles ikke få de samme egenskapene som originalen. I Norge er som sagt ikke kloning tillat, da dette er et moralsk og etisk betent tema. I USA er det ikke tillatt å ta i bruk statlige midler til å klone et annet menneske, så hvis man prøver selv uten å ta i bruk statens penger, så er det bare å kjøre på. I de fleste Afrikanske land er det ingen regler når det kommer til kloning i det hele tatt.