Metallernas spänningsserie Labbrapport

KURS:   Kemi 1

FÖRFATTARE:  Turkia Taks

SAMMANFATTNING: Laborationen beskriver elektrokemiska spänningsserien och förklara reaktioner. Reaktionerna som genomfördes under denna laboration  har varit redox reaktioner och det skedde mellan metalljoner i vattenlösning och fasta metaller

Syfte:

Den elektrokemiska spänningsserien kan användas för att räkna ut om två ämnen metaller  eller inte och  kommer att spontant reagera med varandra. Denna laboration handlar om joner lösta i vatten och fasta metaller som reagerar med varandra eller inte. De reaktioner som skedde i laborationen var så kallade redox reaktioner som är reaktioner där både oxidationer och reduktioner uppstår. Eftersom den elektrokemiska spänningsserien säger oss hur ädel en metall är och  vilka andra metaller den kan reagera med oxideras eller reduceras.

Hypotes:

Längre till höger en metall befinner sig i den elektrokemiska spänningsserien, ju ädlare är den. Serien säger oss också hur stor reduceringsförmåga en metall har. Desto ädlare metall, ju lägre reduceringsförmåga . Detta innebär att om den fasta metallen är ädlare än metalljonen så kommer det inte att ske någon reaktion. Eftersom att reducera innebär att uppta elektroner och att en ädel metall inte gärna vill reducera så behöver man endast titta på spänningsserien för att se om en reaktion kommer att ske eller inte. När en reduktion sker, sker också en oxidation eftersom elektronerna avges från ämnet där elektronerna tas ifrån i reduktionsreaktionen. Oxidation = elektroner avges.

Materiel:

 OH-plast och bitar av metallerna (koppar, bly, magnesium och zink).

Lösningar: 

CuSO4 – 1 mol/dm3            Kopparsulfatlösning

Pb(NO3)2 – 0,5 mol/dm3    Blynitratlösning

 MgCl2 – 1 mol/dm3             Magnesiumkloridlösning

ZnSO4 - 1 mol/dm3               Zinksulfatlösning

 AgNO3 – 0,1 mol/dm3      Silvernitratlösning

HCl – 4 mol/dm3                 Vätekloridlösning/Saltsyra

Utförande

Läraren har ett papper där han sätter ut de olika metallerna på sin plats och sedan lägger han olika lösningar på metallerna och sedan ska man avgöra vad det blir för reaktion.

Metall (s)                                           Reagerade med

Cu                                                        AgNO3

Zn                                                    CuSO4, HCl, AgNO3

Pb                                                     CuSO4, AgNO3

Mg                                                      CuSO4, ZnSO4, Pb(NO3)2, HCl, AgNO3

Reaktionsformler:

Cu(s) + 2Ag(+)(aq) ---> Cu(2+)(aq) 2Ag(s)    

2Zn(s) + Cu(2+)(aq) ----> 2Zn(2+)(aq) + Cu(s)                           

2Zn(s) + 2H(+)(aq)  ---> Zn(+)(aq) + H2(g)    

Zn(s) + Ag(+)(aq) ---> Zn(+)(aq) + 2Ag(s)      

Pb(s) + Cu(2+)(aq) ---> Pb(2+)(aq) + Cu(s)     

Pb(s) + 2Ag(+) ---> Pb(2+)(aq) + 2Ag(s)         

Mg(s) + Cu(2+)(aq) ---> Mg(2+)(aq) + Cu(s)

Mg(s) + Zn(2+)(aq) ---> Mg(2+)(aq) + Zn(s)

Mg(s) + Pb(2+)(aq) ---> Mg(2+)(aq) + Pb(s)

Mg(s) + 2H(+)(aq) ---> Mg(2+)(aq) + H2(g)

Mg(s) + 2Ag(+)(aq) ---> Mg(2+)(aq) + 2Ag(s)

Några reaktioner sker med en gång och några tar en stund. Detta går jag mer in på under resultatdelen.  

Resultat

På grunden av denna Laborationen vi kan se  att koppar endast reagerade med silvernitrat och att magnesium reagerade med alla lösningar utom magnesiumkloridlösningen. Detta beror på att koppar ligger långt till höger i den elektrokemiska spänningsserien och magnesium långt till höger. Att  magnesium inte reagerar synligt med magnesiumkloridlösningen och det beror på att magnesium och magnesiumjoner har samma plats i spänningsserien. Det sker reaktioner mellan magnesiumbiten och magnesiumjonerna men de är inte klart för mycket att synas.

Ovan finns en bild som visar denna elektrokemiska spänningsserien. Den förklarar varför några metaller reagerar med lösningarna och några inte reagerar. De ämnena till vänster har stark reducerande förmåga och de ämnen till höger har desto lägre reducerande förmåga. Ett ämne kan endast reducera ett annat om det ämnet som blir reducerat befinner sig till höger om det reducerande ämnet i spänningsserien. Om ämnena som reagerar ligger långt ifrån varandra i den elektrokemiska spänningsserien så reagerar ämnena mycket kraftigare. Reaktionen blir mer syns tydligt.

Nedan  jag har  ordnat metallerna som ingår i denna laboration efter reducerande förmåga.  jag har också inkluderat de metalljoner som  löses upp i vatten (Fallande ordning) .

Magnesium, Mg

Zink, Zn

Bly, Pb

(Väte, H)

Koppar, Cu

Silver, Ag

och om vi läser listan från ner till upp ,så det ska  fungera som en stigande lista över oxidationsförmåga.

Felkällor

I laborationen råkade några av lösningarna och metaller blanda sig eftersom reaktionen mellan magnesium och silvernitrat var så kraftig. Då kan någon av substanser spridit sig till andra rutor och det gör reaktioner som i annat fall inte skulle ha uppstått.

Slutsats

Genom den elektrokemiska spänningsserien kunde vi i denna laboration undersöka vilka ämnen som reagerar med olika lösningar. Spänningsserien visar oss att om ett fast ämne reagerar med en( vattenöst) så jonen till höger om sig självt i spänningsserien kommer en spontan reaktion att uppkomma. Om det istället är tvärt om att den vattenösta jonen befinner sig till vänster om det fasta ämnet (eller på samma plats som i fallet med magnesiumkloridlösningen) kommer någon reaktion inte att ske. Om ingen av ämnena blandades med varandra och skapade eller förhindrade reaktioner (som de inte gjorde) så bevisade denna laboration den elektrokemiska spänningsseriens värde i kemiska reaktioner.