Magnus Ehingers undervisning

— Allt du behöver för A i Biologi, Kemi, Bioteknik, Gymnasiearbete med mera.

Under sommaren 2025 bygger jag om mina sidor för Biologi 1 och Kemi 1 inför Gy2025. 🏗 ⚒️ Snart är det klart! (Biologi 2 och Kemi 2 byggs om till Gy2025 under sommaren 2026.)

Ser du något som inte ser ut som det ska? Konstiga tecken, döda länkar och sådant? Mejla mig gärna och berätta, så ska jag försöka rätta till det så snart som möjligt!

Videogenomgång (flippat klassrum)

Normalpotentialer. Vätgaselektroden.Plocka fram

  • Zink
  • Saltsyra
  • Provrör
  • Tändstickor

Vätgaselektroden

Låtom oss göra en liten reaktion: Zn(s) i HCl(aq)!

  • Vad händer?

Zn(s) + 2H+(aq) → Zn2+(aq) + H2(g)

Också denna reaktion kan man separera, och utvinna elektrisk energi ur! 😊

Två redoxpar: Zn2+/Zn(s) och H+/H2. Delreaktioner:

  1. Oxidation: Zn(s) →Zn2+(aq) + 2e
  2. Reduktion: 2H+(aq) + 2e → H2(g)

Hur göra för att få elektrisk energi ur den reaktionen?

  • Ha oxidationen i ena halvcellen, reduktionen i andra halvcellen!

Skiss av en vätgaselektrod. 1 – Platinableck; 2 – Vätgas; 3 – Syralösning med [H+] = 1 M; 4 – Vattenlås; 5 – Behållare för att koppla in den andra halvcellen. Skiss av en vätgaselektrod. 1 – Platinableck; 2 – Vätgas; 3 – Syralösning med [H+] = 1 M; 4 – Vattenlås; 5 – Behållare för att koppla in den andra halvcellen.

Rita upp ett trehalsat U-rör.

  • Vänstra röret: Zn(s) i ZnSO4
  • Mittenröret: NH4NO3
  • Högra röret: Platinableck i HCl(aq).

Rör med H2(g) som bubblar upp kring Pt-elektroden.

  • Bind ihop med ledning och voltmeter. 😊

Vad händer?

  1. Minuspolen: Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e
    • Elektronerna färdas i ledningen, utför ett litet arbete på vägen.
  2. Pluspolen:
    1. Elektronerna når fram till platinableckets yta.
    2. Elektronerna reagerar med H+ på platinableckets yta, bildar vätgas.
    3. 2H+(aq) + 2e → H2(g)

Några ord om platinaelektroden

Varför platina?

  1. Pt leder ström väldigt bra!
  2. Vätgas adsorberas lätt på platinan (löses t.o.m. lite i metallen!)
  3. Pt-elektroden är indifferent (”likgiltig”)
    • Deltar inte alls i reaktionen
    • Pt är ju en mycket ädel metall, reagerar ogärna med något alls.

Cellschemat, då?

Zn(s)




Zn2+(aq)
(1,00 M)




H+(aq)
(1,00 M)




Pt(s) + H2(g)
(101,3 kPa)

+

    E = 0,76 V

  • Minuspol, ox.: Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e
  • Pluspol, red.: 2H+(aq) + 2e → H2(g)
  • Cellreaktion, redox: Zn(s) + 2H+(aq) → Zn2+(aq) + H2(g)

Rita in i bilden med det tredelade U-röret att voltmetern visar på 0,76V!

Emk för den här cellen är mindre än för Daniells element (1,10V). Fråga eleverna, varför?

  • Enkla svaret: Zn och Cu (som ingår i Daniells element) står längre ifrån varandra i elektrokemiska spänningsserien än Zn och H.
  • Ett annat svar: Cu är ädlare än H, därför blir skillnaden i potential också större.

Om tid finnes: Fråga eleverna varför det är ammoniumnitrat i mittenröret, och inte HCl!

  • Annars skulle HCl reagera direkt med zinkblecket i vänsterröret...

Vätgaselektroden är en referenselektrod

Man kan inte mäta elektrodpotentialen för en enda elektrod.

  • Man måste alltid mäta mot någon annan elektrod!

Vätgaselektroden har man valt ut som standard – att ”nolla” mot.

Normalpotentialer

Vi kan mäta emk i följande element:

 

Pt(s) + H2(g)
(101,3 kPa)




H+(aq)
(1,00 M)




Cu2+(aq)
(1,00 M)




Cu(s)

 

+

    

E = 0,34 V

Vi säger nu att vätgaselektroden ska vara nolla!

Då har man definierat följande:

  • Eftersom Cu(s) är (+)-pol, blir normalpotentialen +0,34V.

Normalpotentialen tecknas \(e^0\).

Vi kan skriva att \(e^0 = +34\text{V}\).

Vad ska man ha den därna normalpotentialen till, då?

Beräkning av emk

Om man tittar lite på det, upptäcker man snart att emk kan beräknas ur normalpotentialerna (tabell s. 120).

  • \(E = e^0_{\text{pluspol}} - e^0_{\text{minuspol}}\)

Låtom oss ta ett exempel!

Vi har följande galvaniska cell:

Al(s)




Al3+(aq)
(1,00 M)




Ag+(aq)
(1,00 M)




Ag(s)

  1. Vilken blir plus- respektive minuspol?
    • Vi kan tänka kemiskt: Al är mindre ädelt än Ag, alltså kommer Al att oxideras. Då måste Al vara minuspol
    • Vi kan tänka elektrokemiskt: Al står till vänster om Ag i den elektrokemiska spänningsserien, och kommer alltså att oxideras
    • Vi kan tänka i termer av elektrodpotential: Eftersom \(e^0_{\text{Ag}} > e^0_{\text{Al}}\) (+0,80V > –1,66V) måste Al vara minuspol och Ag pluspol
  2. Vilken blir cellens emk?
    • \(E = e^0_{\text{pluspol}} - e^0_{\text{minuspol}} = e^0_{\text{Ag}} - e^0_{\text{Al}} =\)
      \(= 0,80\text{V} - (-1,66\text{V}) = 2,46\text{V}\)
  3. Vilken blir elektrodreaktionerna och cellreaktionen?
    • (-)-pol, ox.: Al(s) → Al3+(aq) + 3e
    • (+)-pol, red.: Ag+(aq) + e → Ag(s)
    • Cellreaktion: Al(s) + 3Ag+(aq) → Al3+(aq) + 3Ag(s)

Ett exempel till!

I en galvanisk cell har vi följande cellreaktion: Cu(s) + Cl2(g) → Cu2+(aq) + 2Cl(aq). Skriv cellschema (med poltecken!) och beräkna emk för cellen!

Vi kan resonera såhär: Cu oxideras, alltså blir det minuspol

Vi kan också resonera såhär: \(e^0_{\text{Cu}} = +0,34\text{V}\) och \(e^0_{\text{Cl}} = +1,36\text{V}\). (Den med lägst normalpotential blir minuspol.) Cu blir alltså minuspol.

Cu(s)




Cu2+(aq)
(1,00 M)




Cl(aq)
(1,00 M)




Pt(s), Cl2(g)
(101,3 kPa)

+

Vi beräknar emk:

\(e^0_{\text{pluspol}} - e^0_{\text{minuspol}} = e^0_{\text{Cl}} - e^0_{\text{Cu}} =\)

\(= 1,36\text{V} -0,34\text{V} = 1,02\text{V}\)

Om tid finnes: Ett exempel till (7.4)