kpl 33 teoria (sähköpari)
NAPA,KOHTIO! Vihkomuistiinpano labran jälkeen...
Sähkökemiallinen pari (Sähköpari):
- kemiallinen pari aiheuttaa jännitteen. Kun se liitetään osaksi suljettua virtapiiriä, syntyy sähkövirtaa
- hapettumis-pelkistymisreaktiot tapahtuvat itsestään
- kemiallinen reaktio tuottaa jännitteen, ja jännite on sitä suurempi mitä kauempana metallit ovat toisistaan jännite- eli jaloussarjassa
- positiivisella navalla tapahtuu pelkistyminen, eli elektronien vastaanotto
- negatiivisella navalla tapahtuu hapettuminen, eli elektronien luovuttaminen
- paristot ja akut; napojen välillä on jännite
......Sähköoppi fysiikan puolella, mutta sähköä voi " mallintaa".............
Sähkövirta on varausten liikettä. Elektronien liike (-)-navalta (+)-navalle. Varaukset pyrkii tasoittumaan.
Historian havinaa...ennen elektroneita...ON SOVITTU, että sähkövirran suunta on (+)- navalta (-)-navalle. Sähköparissa puhumme kohtioista, ks. S. 211.
kpl 33, 1.vko, sähköpari
Kysymyksiä, (s.211 oma kirja)
2. Mitä tarvitaan sähkökemialliseen pariin?
3. Mikä on elektrolyytti?
4. Minkälaiset aineet toimivat elektrolyytteinä?
5. Miksi kupari-rautaparin jännite on pienempi kuin kupari- sinkkiparin?
6. Minkälainen metalli on sähkökemiallisessa parissa negatiivinen kohtio?
7. Mikä on kuivapari?
Kysymyksiä ja niihin vastauksia
Kemiallisten reaktioiden (hapettumis-pelkistymisreaktiot) avulla.
2. Mitä tarvitaan sähkökemialliseen pariin?
Kaksi eri metallia ja sähköä johtava liuos.
3. Mikä on elektrolyytti?
Liuos tai neste joka johtaa sähköä.
4. Minkälaiset aineet toimivat elektrolyytteinä?
Suolojen (ioniyhdeisteiden) ja happojen vesiliuokset.
5. Miksi kupari-rautaparin jännite on pienempi kuin kupari- sinkkiparin?
Koska kupari ja rauta ovat metallien sähkökemiallisessa jännitesarjassa lähempänä toisiaan kuin kupari ja sinkki.
6. Minkälainen metalli on sähkökemiallisessa parissa negatiivinen kohtio?
Epäjalompi metalli.
7. Mikä on kuivapari?
Paristo. Siinä elektrolyytti on imeytetty johonkin toiseen aineeseen, jottei liuos läiky.
Sähköpari-video
Teatteria metallien välillä - mielikuvituksella höystettynä! Uskoo ken tahtoo!
Paikalla ovat kupari, sinkki ja rauta.
Zn: Moikka.
Cu: No, hei.
Zn: Kukas sinä olet? Kiillät niin kauniisti.
Cu: Minä olen kupari. Nimeni alkaa ku, melkein kuin kulta. Tiedän etten ole niin jalo kuin kulta, mutta olen silti kiillotettuna kauniin punaruskea ja kiillän auringossa.
Zn: Totta.
Cu: Lisäksi nimessäni on loppuosassa sana pari. Tiedätkö mitä se pitää sisällään? Ainakin minä ajattelen niin..
Zn: No,kerro ihmeessä. Olen pelkkänä "metalli"- korvana...
Cu: Olen siis aika hyvä pari. Voin olla positiivinen pari sinullekin, jos niin sovitaan. Lisäksi olen aika positiivinen pari monellekin metallille, esim.kaikkien epäjalompien kanssa saadaan aikaan jännitystä eli jännitettä. Jännitettä saadaan aikaan myös minua jalompien metallien kanssa, mutta silloin joudun negatiivisemmalle tuulelle. Ja kun on jännite,siitä saadaan sähköä. Ihan tavallinen paristo on tästä esimerkki, ja se on keksitty jo kauan sitten.
Ja pärjään minä yksinkin esim.sähköpiuhassa. Tällöin sähkö tulee ihan oikealta voimalaitokselta. Ihmeellistä, vai mitä?
Zn: Miten niin? Minusta sinä olet niin jalo, etten uskalla sinun kanssa samaan tilaan.
Cu: Ei hätää, söpö-sinkki. Tässä kuivalla maalla ei ole mitään hätää. Mutta onko sinulla tiedon-nälkä vai elämän-jano?
Zn: Voisi olla kumpaakin, mutta aluksi voisin minäkin esitellä itseni. Minä olen tällainen vähän vaatimattomampi kaveri, värinikin on ihan tavallinen tylsän harmaa. Usein vielä tällainen ei-kiiltävä, ihan matta vaan. Minä olen kyllä aika tarpeen monessakin käytössä. Raudalle voin antaa hyvän suojan ja suorastaan uhrautua hänen edessään. Sitä paitsi tiedän tarinan paristosta, sillä siellä minä saan hapettua ja mangaani pelkistyy.
Cu: Minä en ainakaan uhriksi rupea, ainakaan kovin helposti. Minä maastoudun. Tiedätkö miten?
Zn: Niin,tietysti. Sinullahan on keinosi. Muistanko oikein, että saat joskus vihreän pinnan?
Cu: Juu, näin on. Minähän olen niin hyvää pataa myös sähkön ja lämmön kanssa, että minua käytetään paljon kaikenlaisessa tarpeellisessa. Onhan minusta rakennettu kokonaisia kattoja esimerkiksi Jyväskylän yliopiston päärakennus ja sen viereinen ravintola Ilokivi on katettu, nyt vielä kiiltävällä kuparilla, mutta annas olla muutamia vuosia, ensin minä tummun ja sitten viherryn. Arvaa miksi?
Zn: No, koska pelkäät sinua jalompi metalleja niin paljon, että haluat maastoutua. Sinä laitat maastopuvun päälle. Hah hah!
Cu: No, voisihan sen noinkin ajatella. Tosi asia on se, että minä saan patina-kerroksen, joka on pääosin kuparikarbonaattia. Vaikka se on emäksistä, se suojaa minua. Käy joskus "yltsillä" katsomassa minua ja patinaani. Muodonmuutos tapahtuu melko nopeasti.
Zn: Kuulepas kupari, kyllä minäkin osaan taistella. Joskus minut sekoitetaan tinaan, koska tinaa merkitään Sn. No, se on toinen juttu. Tina sulakoon uutenavuotena, en minä. Minä saatan kyllä jauheena syttyä ihan itsekseni, ei siihen uudenvuoden yötä tarvita.
Cu: No, ou nou.
Zn: Minä kyllä tiedän milloin sinulla on vähän hankalat paikat. Et taida haluta edes kuulla.
Cu: Kerro pois jos tiedät, mutta minä epäilen.
Zn: Jos sinä uiskentelet ioneina vedessä, etkä seisokaan metallina niin kuin siinä. Tiedän, että patina ei suojaa sinua aina, vaikka voit värjätä vedenkin sillä "naamiovihreälläsi". Blondien hiuksetkin saattavat saada sinusta vihreän sävyn. Hyi häpeä!
Cu: Miten niin hankalat paikat? Ioneina? Mitä sinä puhut? Älä sinä epäjalo länkytä siinä!
Zn: Sori, mutta mä voin joskus auttaa sua...tiedätkö miten? Jos joudut olemaan vaan ioneina vedessä,joskus, voin antaa sulle muutaman elektronin, ihan vaan epäjalouttani.
Onhan se tietysti minulle vähän sapettava, siis hapettava tilanne. Annan sinulle elekronit ja jatkan itse elämää metalli-muodon sijaan ioneina. Kyllä minutkin sitten joku pelastaa. Saisin vaania minäkin sitten vedessä vaikka Magnesiumia. Voi siitä tulisi jännää.....Paikalle saapuu rauta(naulana).
Fe: Päivää teille! Minä olen rauta. Suomen tärkein metalli!
Zn: No, niin olet. Kerro lisää!
Fe: Okei. Olen tosi cool. Pakkasella minuun ei kannata koskea, ainakaan paljaalla kielellä. Tätä ei pidä kokeilla kotipihalla! Tiedän erään tytön, jolta irtosi kielestä pala, kun varoituksista huolimatta hänen piti tunkea kostea kielensä lyhtypylvään kupeeseen. Auts!
Cu: Mä en kestä, miten kukaan voi olla noin tyhmä! Vain joku joka ei ymmärrä metalleista mitään!
No, kuuleppas rauta, kerro jotain itsestäsi. Me olemme jo sinkin kanssa vaihtaneet pari sanaa. Niin kupari ja pari - muistathan. Kupari ja sähköpari!
Fe: Joo, kyllä se passaa. Todellakin voin. Minun tieni on pitkä. Jaksatteko kuunnella?
Cu: No anna mennä.
Zn: Coolia!
Fe: Jo silloin kun elettiin aikaa miekka ja kirves vai oliko se aikaan tähti ja aurinko, me rauta-atomit saimme alkumme. Tähtien fuusioreaktiossa lopputuotteena on rautaa. Onhan meillä luonnossa puhtaita alkuaineitakin mm. sinä-kupari. Ja tietysti kulta. Ihminen on saanut käyttää rautaesineitä mm. työkaluina jo muinaisista ajoista alkaen. Egyptin pyramideistakin on löydetty esi-isiäni n. 5000 vuoden takaa. Suomessa meitä on tavattu pari tuhatta vuotta.
Zn: Vau! Oletko sinä aina niin cool?
Fe: En todellakaan. Odota niin kerron.
Yleensä olen aluksi rautamalmina. Se tarkoittaa maaperässä olevaa kiviainesta, jossa puhdasta metallia tai metallien yhdisteitä - niin paljon, että kannattaa aloittaa louhinta. Raha siis ratkaisee tässäkin!
Minulla on kyllä kova hinku päästä ns. ihmisten ilmoille, pois louhoksista.
Zn: No niin minäkin sinuna.
Fe: Louhimisen lisäksi minut murskataan - se ei ole kovin kivaa se. Mutta pakollista!
Ja sitten se kemia tulee kehiin...ensin pitää minusta erotella muita aineita irti - minut pitää rikastaa. Mutta siitä on sitten coolius kaukana. Tapahtumaan vaaditaan tuhansien asteiden lämpö ja kamala mammutti-masuuni. Eräänlainen uuni, jossa pikku hiljaa valun alaspäin ja matkan varrella saan uuden muodon, siis minusta tulee puhdasta rautaa. Masuunissa käy kova pöhinä, ja siellä menevät magnetiitit ja hematiitit aivan pyörälle päästään. Lisäksi tarvitaan vielä happea ja hieman hiiltä. Tavoitteena kaikilla vaan päästä rautana ulos.
Zn: Miten niin?
Fe: No kun ihmiset haluavat jos jonkinlaista rautaa: on terästä, ruostumatonta terästä, valurautaa, rautaseoksia. Ja tietysti tarvitaan monenlaista vaihetta: mellotusta, karkaisu, päästämistä.
Cu: Älä kerro enempää, kohta me kaikki olemme pyörällä päästämme.
Mutta niinhän minä olen ollut koko elämäni. Me kaikki olemme tähtien lapsia. Ja minä vasta olenkin, sillä olen syntynyt supernovan räjähdyksessä. Minulle ei riitänyt ihan tavallinen Aurinko niin kuin teille.