Forsøk: vi brenner magnesium

Elevøvelse side 183

Iris Knapperholen Rønning 28.04.2014

Hensikt: Hensikten med forsøket er å se hva som skjer med magnesium når det brenner og forklare hvorfor det er et eksempel på en redoksreaksjon.

Utstyr:

magnesiumtråd

porselensskål

tang/klype

beskyttelsesbriller

stearinlys

Fremgangsmåte:

I et tidligere forsøk om spektre har vi sett hva som skjer med magnesium når det brenner. Som bildet viser utløses et skarpt hvitt lys, som kan være skadelig for øynene om man ser rett på det. Etter magnesiumtråden har brent opp etterlates et hvitt fast stoff, som er kalk. I dette forsøket skal vi se nærmere på reaksjonen som skjer når magnesium brenner.

Resultater:

Magnesium brenner når det blir utsatt for oksygen og høy temperatur. Dette er en redoksreaksjon av typen forbrenning. Det er tre betingelser som gjør dette til en forbrenningsreaksjon: oksygen, brennbart stoff (magnesiumtråd) og temperatur (stearinlysflamme). Det som skjer kan forklares i denne reaksjonslikningen:

2Mg (magnesium) + O₂ (oksygengass) = 2MgO (magnesiumoksid)

Magnesiumoksid er bygget opp av positivt ladde magnesiumioner og negativt ladde oksidioner. Dette forteller oss at det har skjedd en elektronovergang fra magnesiumatomene til oksygenatomene. Elektronovergangen eller redoksreaksjonen kan forklares slik. Magnesiumatomet oksideres og gir fra seg de to elektronene i det ytterste skallet. Oksygenatomet reduseres fordi det tar opp de to oksiderte elektronene. Magnesiumatomet som i utgangspunktet har to elektroner i ytterste skall, har nå åtte elektroner. Oksygenatomet som i utgangspunktet har seks elektroner i ytterste skall har nå åtte elektroner det også. Dette eksemplet viser at vi ikke kan ha en oksidasjon uten at det skjer en reduksjon. Derfor kalles reaksjonstypen for redoksreaksjoner.

Forsøk: galvanisk element

Daniellcellen 

Hva gjør vi, og hva skjer? 
- Lager saltbro, funket dårlig med kaffefilter, for den ble for tynn. For å få flere elektroner ”over” broen, brukte vi tørkepapir som vi rullet sammen for å gjøre den tykk og stabil.

- Vi hadde kobberløsning i det ene glasset, og sinkløsning i det andre glasset.
- Deretter koblet vi til et voltmeter, for å måle strømmen. Saltbroen ble først dyppet i saltløsning, der vi hadde brukt 5 spatelspisser saltløsning for å få litt fart i det. Vi hadde en sinkstang i sinløsningen, og kobberstang i kobberløsningen. Disse koblet vi til voltmeteret. På den måten fikk vi pila på voltmeteret til å bevege seg til ca 0,8 (kan komme opp til 1,1V)

- Så skulle vi prøve å få lys i pæra, men fordi det var for lite strøm, funket dette dårlig. 

Spenningsrekka

Hypotese: spenningsrekka

Det som vil skje med kobbertråden er at den oksiderer. Kobber oksiderer veldig lett i kontakt med sølvnitrat. Grunnen til dette er at kobber er lenger ned i spenningsrekka enn sølv er, og derfor oksiderer det.

Bakgrunnsinformasjon
”I den galvaniske spenningsrekken ligger de uedle metallene, som lettest gir og tar imot elektroner på den ene siden som anoder, mens edelmetallene ligger på den andre siden som katoder. Når flere metaller er elektrisk forbundet og ligger neddykket i en elektrolytt, så vil det uedleste metallet løses opp hurtigst. Forskjellen kan måles som spenninger mellom metallene. Denne effekten er grunnlaget for batteriers funksjon.”

-   Wikipedia

Hvorfor blir løsningen blå?

I glasset der kobbertråden har ligget lenge har løsningen blitt blå. Dette er fordi kobberionene fra kobbertråden blir løst i væsken slik at det blir en kobbersulfatløsning lik den vi brukte i det forrige forsøket. Sølvionene i sølvnitratløsningen har blitt redusert til sølv, som har festet seg på kobbertråden. Det vi sitter igjen med er rent sølv og en tynnere kobbertråd. Hvis vi hadde hatt nok sølv i løsningen og det hadde stått lengre vil kobbertråden etter hvert forsvinne.

Resultat: 

Hypotesen min stemte. Det som skjer er en redoksreaksjon. Sølvnitratløsningen som består av frie sølvioner legger seg som et belegg rundt kobbertråden, og vi sier at vi har foredlet kobberet. Dette er fordi sølv er et edelt metall. Fordi sølv er lengst ned i spenningsrekka av de to metallene og derfor holder godt på elektronene sine, blir kobberet nødt til å gi fra seg sine. Vi kan si at kobberet blir oksidert fordi det gir fra seg elektroner, mens sølvet blir redusert fordi det tar til seg elektronene. Dette forsøket ville ikke fungert den andre veien, fordi sølv ikke vil gi fra seg elektroner til kobberet på grunn av stoffenes plassering i spenningsrekka.