DANIELLECELLEN - hva er det?

Vi har drevet med litt forskning i naturfagtimene den siste uken, og her kommer forsøket som omhandler daniellecellen. Hensikten med forsøket er å finne ut hvordan et batteri fungerer. 

Daniellcellen - galvanisk element, oppfunnet av J. F. Daniell i 1836. I den opprinnelige Daniellcellen besto den positive polplaten av kobber og sto i en løsning av kobbersulfat, mens den negative polplaten besto av sink og sto i en løsning av svovelsyre, som var skilt fra kobbersulfat-løsningen med en porøs vegg. I dag brukes betegnelsen Daniellcelle om ulike typer celler med kobber/kobbersulfat og sink/sinksulfat

2 begerglass, kobberstrimmel, sinkstrimmel, 2 ledninger, voltmeter, 2 krokodilleklemmer, tørkepapir, kaffefilter sinksulfatløsning, kobbersulfatløsning, kaliumnitratløsning.

Vi koblet sammen utstyret og brukte krokodilleklemmene til å fest ledningene til metallstrimlene. Saltbroa som vi brukte av kaffefilter den ene gangen, og tørkepapir den andre gangen dyppet vi i kaliumnitratløsningen og bøyde den slik at den fikk en tupp i hvert sitt begerglass med løsning. Deretter koblet vi ledningene til voltmeteret og så hva utfallet ble. 

Da vi koblet vårt selvlagde batteri til voltmeteren ble utslaget på voltmeteret 0,5V på kaffefilteret og 0,8V på tørkepapiret. Vanligvis ligger den på 1,1, så vi har noen feilkilder. Feilkildene kan være mengden av sink – og kobbersulfatløsning vi hadde i begerglassene, eller hvor mye og hvor tykt tørkepapir/kaffefilter vi hadde.

Vi ser at kaffefilteret gir et utslag på 0,5 V og tørkepapiret gir 0,8, dette er fordi tørkepapiret er mindre fast i strukturen, og det er lettere for stoffene og trenge seg gjennom. Et kaffefilter er tettere bygd og vil derfor overføre færre elektroner.

Vi så også at elektronene gikk fra sinkstanga til kobberstanga. Reaksjoner som da skjedde i de to løsningene var at Cu2+ionene ble redusert til Cu-atomer som setter seg på kobberstanga, og Cu-stanga får derfor tilført masse. Sinkstanga ble oksidert til Zn2+ioner som gikk ut i løsningen. Sinkstanga mistet derfor masse.

Elektronene går fra sink til kobber. Reaksjonene som skjer er at massen til sink reduseres fordi det oksyderes og Zn blir til positive ioner: Zn²⁺ og dette går ut i blandingen. Kobberet dermot reduseres og går fra Cu²⁺ til Cu, atomene fester seg på strimmelen og massen øker.
Hele reaksjonen blir altså: Zn + Cu²⁺ -> Zn²⁺ + Cu.

Passende navn på elementet: Vi har laget et galvanisk element som kalles en danielcelle

som også er et batteri. Etter å ha utført dette eksperimentet ser vi at man kan lage et batteri som kan sette et voltmeter i sving. Vi testet også en lyspære og fikk den til å lyse. Dette er fordi det var både pluss- og minus elektroner som går i en lukket krets, fordi det er ikke noe som blir omgjort til energi, og derfor får vi lys i lyspæra. Sinksulfatløsningen og kobbersulfatløsningen gjorde at vi hadde en positiv og en negativ kilde som må til for at vi skal gå kretsen til å gå rundt.