Forsøg #1
Formål:
I dette forsøg skulle vi finde ud af hvilke materialer der har metalglans, hvilke der er elektrisk ledende og hvilke der er varmeledende.
Forsøgsdesign:
Vi fik følgende materialer udleveret:
- Jern
- Messing
- Bly
- Kobber
- Aluminium
- Gummi
- Nylon
- Glas
Derefter skulle vi se, om de forskellige materialer kunne lede elektricitet og få en pære til at lyse. Vi tog en strømforsyning og satte den på 6V jævnspænding. Med ledninger forbandt vi en pære til strømforsyningen og videre til et krokodillenæb. Vi forbandt også et krokodillenæb til strømforsyningens anden udgang med en ledning. Se opstillingen nedenfor. Så satte vi krokodillenæbene fast på alle materialerne. Alle metallerne: Jern, Messing, Bly, Kobber og Aluminium fik pæren til at lyse. Gummi, Nylon og Glas var ikke ledende.
I den sidste test skulle vi finde ud af om materialerne var varmeledende. Vi varmede en porcelænskål med vand i op med en bunsenbrænder og stak de forskellige materialer ned i vandet og mærkede om de blev varme i løbet af forholdsvis kort tid.
Alle metallerne plus glas var gode varmeledere. Nylon og gummi var ikke gode varmeledere.
Resultater:
Jern: Har metalglans - elektrisk ledende - god varmeleder
Messing: Har metalglans - elektrisk ledende - god varmeleder
Bly: Har metalglans - elektrisk ledende - god varmeleder
Kobber: Har metalglans - elektrisk ledende - god varmeleder
Aluminium: Har metalglans - elektrisk ledende - god varmeleder
Gummi: Igen metalglans - ikke elektrisk ledende - dårlig varmeleder
Nylon: Igen metalglans - ikke elektrisk ledende - dårlig varmeleder
Glas: Igen metalglans - ikke elektrisk ledende - god varmeleder
Af resultaterne kan man se, at alle metallerne har nogle ting til fælles. De er gode varmeledere, de er elektrisk ledende, og de har metalglans. Det er fordi metallernes atomer forbinder sig på en speciel måde, en metalbinding. Metaller har en tendens til at afgive elektroner, hvorved de bliver positive ioner. De elektroner, som er blevet afgivet, danner en elektronsky, som holder metalionerne sammen i et såkaldt metalgitter, Gitteret giver et metal dets glans, mens de frie elektroner muliggør strøm- og varmeledningen gennem stoffet.
Konklusion:
I dette forsøg har vi lært at metaller har nogle fælles egenskaber, som andre materialer ikke har. De har metalglans, er elektrisk ledende og er gode varmeledere.
Forsøg #2
Formål:
At måle spændingsforskellen mellem to metaller i vand.
Forsøgsdesign:
Først fyldte vi vores elementglas halvt op med vand. Derefter opløste vi en halv spiseskefuld salt i vandet. Vi skulle bruge følgende metalplader til forsøget: Kobber, jern, aluminium, bly og zink. Vi sleb alle pladerne undtagen bly for maksimal reaktion. Vi tog nu et voltmeter og forbandt med ledninger to krokodillenæb til henholdsvis 0 volt og 3 volt på voltmeteret. Vi satte det ene krokodillenæb på kobberpladen, og anbragte kobberpladen i saltvandet. Så satte vi det andet krokodillenæb på en af de andre metalplader og anbragte den i saltvandet ved siden af kobberpladen som vist på billedet. På samme måde målte vi spændingen mellem kobberpladen og de øvrige metaller.
Resultater:
Vi fik følgende resultater, når vi målte spændingen af de forskellige metaller i forhold til kobber:
Jern: 0,2 V
Aluminium: 0,6 V
Bly: 0,2 V
Zink: 0,8 V
Vi havde forbundet kobber til 3 V på voltmeteret så alle de målte metaller havde en lavere elektrodespænding end kobber. Vores spændingsrække blev altså: Zn (-0,8 V), Al (-0,6 V), Pb og Fe (begge -0,2 V), Cu (0 V).
Hvad er en spændingsrække?
Når metal opløses i vand, kommer positive metalioner ud i vandet, og metallet bliver negativt pga overskud af elektroner. Jo lettere et metal går i opløsning, jo større bliver spændingsforskellen mellem metal og vand. Et metal i vand kaldes også en elektrode. Man kan måle forskellen mellem to metallers elektrodespænding, sådan som vi har gjort i dette forsøg. Jo lavere elektrodespænding, jo lettere opløseligt er metallet. En spændingsrække er når man stiller metallerne i rækkefølge efter deres elektrodespænding. De letopløselige metaller har lav elektrodespænding og kaldes uædle metaller. Metaller med højere elektrodespænding end hydrogen opløses ikke i syre og kaldes ædle metaller.
Konklusion:
Af dette forsøg lærte vi, at når metal opløses i vand, så opstår der en spændingsforskel mellem mellem metallet og vandet. Vi lærte også, at de forskellige metaller ikke opløses lige let.
Forsøg #3
Formål:
At se nærmere på metallers opløselighed i forhold til hinanden.
Forsøgsdesign A:
Først skulle vi hælde lidt AgNO3 opløsningsvæske ned i et minireagensglas. Så anbragte vi et stykke kobbertråd i væsken.
Resultater A:
Efter lidt tid blev der dannet et lille sølvlag rundt om tråden.
AgNO3 opløsningen indeholder Ag+ og NO3- ioner. Når Cu kommer i opløsningen sker der det at Ag+ ionerne tager en elektron fra kobber hvorved der dannes en Cu+ ion og rent sølv aflejret på kobbertråden. Reaktionsligning: AgNO3 + Cu -> Ag + CuNO3
Konklusion A:
I dette forsøg har vi lært, at Sølv (Ag) er bedre til at holde på sine elektroner end kobber (Cu). Dermed er sølv et mere ædelt metal end kobber og opløses ikke ligeså nemt.
Forsøgsdesign B:
Vi hældte noget CuSO4-pulver, (kobbersulfat) ned i et bægerglas med demineraliseret vand. Vi hældte opløsningen ned i et reagensglas og anbragte et jernsøm i det.
Resultater B:
Sømmet fik et fint lille kobberlag efter lidt tid.
CuSO4 opløsningen indeholder Cu++ og SO4-- ioner. Når Fe kommer i opløsningen sker der det at Cu++ ionerne tager to elektroner fra jern hvorved der dannes en Fe++ ion og rent kobber aflejret på jernsømmet. Reaktionsligning: CuSO4 + Fe -> Cu + FeSO4
Konklusion B:
I dette forsøg har vi lært, at kobber (Cu) er bedre til at holde på sine elektroner end jern (Fe). Dermed er kobber et mere ædelt metal end jern og opløses ikke ligeså nemt.
Galvanisk rustbeskyttelse:
Ved galvanisk rustbeskyttelse benytter man et mindre ædelt metal
til at beskytte et mere ædelt metal som man ønsker ikke skal beskadiges.
Der sker det at ofringsmetallet afgiver sine elektroner i stedet for det metal
man ønsker at beskytte. Et eksempel på dette er at sætte zink-klodser på et
jernskib.
