Daniellcelle

Daniellcelle består av to halvledere. Vi kaller sinkstaven i sinkioneløsningen for en halvcelle. Kobberstangen i kobberioneløsningen er en annen halvcelle. De to halvcellene er forbundet med hverandre ved hjelp av en saltbro. Saltbroen inneholder en løsning som leder strøm (en elektrolytt), men som ikke lar løsningen i de to halvcellene blande seg. Saltbroen, som i dette tilfelle er natriumsulfat (Na2S04). Det deltar ikke i reaksjonen, men sørger for at strømkretsen er lukket.

Utstyr:

Et galvanisk element, som ble laget for første gang i 1836 av den engelske kjemikeren John Frederic Daniell, består av to elektroder: En anode (sink – Zn) som er negativ, ettersom den gir fra seg elektroner, og en katode (kobber – Cu) som er positiv, fordi den mottar elektroner. Et galvanisk element består også av en løsning sulfat, Zn²⁺- ioner og SO4^2-- ioner (ZnSO4), og en løsning av kobbersulfat, Cu²⁺-ioner og SO₄^2--ioner (CuSO₄), i to forskjellige beholdere. I tillegg består den av en saltbro, en fuktet papirstrimmel (som i dette tilfelle består av natriumsulfat - Na2SO4) og alternativt et voltmeter eller en lyspære. Ledninger forbinder elektrodene (og evt. voltmeteret eller lyspæra) med hverandre. 

Fremgangsmåte:

1. Koble sammen utstyret og mål spenningen. Potensialet er 1,1 volt. 

Resultat:

I daniellcellen går kjemisk energi over til elektrisk energi. Mellom sinktanga og kobberstanga er den optimale spenningen 1,1 V. Dette kaller vi for elektromagnetisk spenning (ems). Gjennom den elektromagnetiske spenningen går det elektroner fra sinkstanga til kobberstanga. 

Tilslutt ender elektronene opp hos kobber elektroden, der ionene fra kobbersulfat løsningen tar til seg elektroner og blir til rent kobber (Cu), for så å feste seg til kobber elektroden som vil vokse. En slik reaksjon (redoksreaksjon) vil repetere seg kontinuerlig helt til det enten er tomt for kobberioner eller til sink elektroden er borte. Redoksreaksjonsligningen for denne daniellcellen vil se slik ut: Zn —> Zn²⁺ + 2e^-Cu²⁺ + 2e^- —> Cu. 

Vi kan lade opp daniellcellen igjen ved å koble en likespenningskilde til polene i cellen. Spenningen må være større enn den elektromagnetiske spenningen (ems) til danielcellen som er 1,1 V. Denne likespenningskilden "pumper" elektronene tilbake til den negative polen. Det skjer da en elektrolyse der sink tar opp elektroner (reduksjon) ved den negative polen og kobber gir fra seg to elektroner (oksidasjon) ved den positive polen.

Kilder: Naturfag 3 - påbygging til generell studiekompetanse

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 batterit når det leverer 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 eller annen form for syre eller base. I denne syren/ basen 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.

Kilder: ndla.no - Sitron som et galvanisk element

4.2 Noen enkle arvelighetsforhold hos mennesket

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

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         Jente           xx
           Jente      xx
Øyefarge   Brun       B?         Blå             bb
           Blå        bb
Rulle      Rulle      T?         Ikke
med        Ikke       tt         rulle           tt
tunga      rulle

Øreflipp   Fri        F?         Fri             F?
           Festet     ff
Foldede    Høyre      H?         Høyre           H?
hender     Venstre    hh
(tommel
øverst)

Lille      Bøyd       L?         Rett            ll
fingers    Rett       ll
form


For å skille de som har likt nummer fra hverandre, kan vi utvide forsøket med noen flere egenskaper. Her trenger du PTC- papir (fenyltiokarbamid) til å smake på. Skyll munnen etter smakingen.


Egenskap - Fenotype - Genotype - Egen fenotype - Egen genotype

PTC- smak  Ja         S?         Ja              S?
           Nei        ss      
Korslagte  Høyre      K?         Høyre           K?
armer      Venstre    kk
(arm
øverst)

Hår på     Hår        M?         Ikke hår        mm
fingrens   Ikke hår   mm
midt-ledd

Fregner    Ja         A?         Ikke fregner    aa
           Nei        aa
Nese       Rett       N?         Rett            nn
           Tupp       nn
Irissirkel Ja         I?         Ja              I?
           Nei        ii
Hårlinje   Rett       H?         Rett            H?
           Spiss      hh


Er det forsatt noen som har helt like arveanlegg? Du kan utvide forsøket med følgende egenskaper:


Dominant            Recessive

Ikke rødt hår       Rødt hår
Ikke nattblind      Nattblind
Ikke nærsynt        Nærsynt
Pigment             Albinisme
Ikke diabetes       Diabetes
Bølgete hår         Rett hår
Vide nesebor        Trange nesebor
Fyldige lepper      Tynne lepper
Grop i haka         Ikke grop i haka


Jeg fikk 64 på "det genetiske hjulet." Jeg har ikke rødt hår, verken nærsynt eller nattblind, har ikke diabetes, men pigment i huden og bølgete hår. 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 bør 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 lurer på: 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 (ikke tillatt i Norge). Eneggede tvillinger er i utgangspunktet genetisk like fordi de stammer fra den samme eggcellen. Det er umulig å se forskjell på dem i DNA- profilen (fingeravtrykket). 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 eneggende tvillingen kan rammes av arvelig sykdom, mens den andre går fri. 
Det kan forklares slik: I enkelte tilfeller kan DNA- et bli kjemisk modifisert ved at det for eksempel 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 invendig. Eks: For selv om kloner har helt lik genotype, vil de fremdeles ikke få de samme egenskapene som originalen. Det er viktig å huske på at kloning ikke er tillatt i Norge. I USA er det ikke tillatt å ta i bruk statlige midler til å klone et annet menneske, imens det er enkelte afrikanske land som ikke har noen regler når det kommer til kloning. 

Kilder - viten.no // det genetiske hjulet // naturfaglærer :)

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. 

Hypotese: 

Siden kobberet har en lavere posisjon på spenningsrekka enn sølv, 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 juletreet av et kobberbasert fast stoff.
2. Plassere juletreet 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 gir/ 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 merkelig, sølvfarget og pelslignende belegg på juletreet.

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 tid fra å konstant bla opp i naturfagboka for å undersøke periodesystemet, kan vi bare følge spenningsrekka. Det er en oversikt eller en slags rekkefølge over hvilke 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, med tanke på at det er et atom med et elektron i det ytterste skallet som har lett for å gi bort elektronet til sølvnitratløsningen. 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. 

Kilder: ndla.no // viten.no 

  

3.3 Halveringstid med terningskast

Utstyr: 

- Krus med 20 terninger.

Hensikt: Bruke terninger til å simulere halveringstiden til et radioaktivt stoff. Vi later som om at en sekser på terningen er det samme som en spalting av en atomkjerne.  

Fremgangsmåte:

1. Vi måtte kaste alle terningene samtidig, for så å plukke bort eventuelle seksere. Deretter måtte vi notere i tabellen hvor mange ikke- seksere du har igjen, imens vi plasserer alle ikke- seksere tilbake i kruset.

2. Gjenta punkt 1 til du har kastet minst 10 ganger (eller til du har fått seksere på alle terningene). 

3. Gjenta prosessen i en ny serie med alle de tjue terningene. 

Resultat:

Når en atomkjerne sender ut helimkjerner (alfastråling) eller elektroner (betastråling), blir det dannet et nytt grunnstoff. Eks: I det radioaktive stoffet thorium- 234 (antall nukloner - protoner & elektroner) forandres stoffet litt etter litt. I løpet av 24 dager er halvparten ac thoriummengden omdannet. Vi sier derfor at halveringstiden for thorium- 234 er 24 dager. Halveringstiden varierer fra stoff til stoff. For karbon- 14 er det snakk om 5730 år, imens for uran- 238 må det gå 4,5 milliarder år før halvparten av det radioaktive stoffet er omdannet til andre atomkjerner.