30.08.2013 Views

Introduktion Säkerhet Materiel Förarbete

Introduktion Säkerhet Materiel Förarbete

Introduktion Säkerhet Materiel Förarbete

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

Enzymaktivitet i ananas<br />

Av: Pia Öhlund<br />

Tid för förberedelser: 20 minuter Tid för genomförandet: 20 minuter<br />

Antal tillfällen: 1 Svårighetsgrad: Kräver viss labvana<br />

<strong>Säkerhet</strong>sfaktor: Ofarligt<br />

<strong>Introduktion</strong><br />

Det kan vara svårt att få gelatinet att stelna på en tårta med rå ananas. Om vi istället använder<br />

konserverad ananas fungerar det mycket bättre!<br />

Med detta experiment visar vi hur enzymerna i frukt denatureras av konservering som innebär stark<br />

upphettning av livsmedlet. Det kan ju faktiskt vara bra att veta om man ska lägga ananas på tårtan<br />

med gelé!<br />

<strong>Säkerhet</strong><br />

Experimentet i sig är riskfritt, men iakttag viss försiktighet med kniven.<br />

I detta försök används inga farliga kemikalier. Avfallet komposteras lämpligen.<br />

<strong>Materiel</strong><br />

• Gelatin<br />

• Färsk ananas<br />

• Konserverad ananas<br />

• Vass kniv<br />

• Skärbräda<br />

• Fat<br />

• 3 Petriskålar<br />

• Pinne att röra om med<br />

• Värmeplatta/ vattenkokare<br />

• Etiketter<br />

Obs! Frukten får inte var för mogen, då går processen långsammare. Välj en ananas som är relativt<br />

hård (omogen).<br />

<strong>Förarbete</strong><br />

Inget förarbete (förutom att ställa i ordning gelatinet).


Utförande<br />

Gör ca 200 ml gelatin enligt anvisningar på paketet och fyll muggarna i förväg om du vill spara tid<br />

under själva experimentet.<br />

1. Skär upp tärningar av den färska ananasen.<br />

2. Skär upp tärningar av den konserverade ananasen (lika stora bitar som den färska!).<br />

3. Numrera muggarna, 1-3.<br />

4. När gelatinet nästan har stelnat, efter ca 6 minuter, tillsätt frukt i muggarna enligt nedan:<br />

5. Var noga med att frukten täcks av gelatinet!<br />

6. Observera vad som händer (bör vara klart inom cirka 30 minuter).<br />

mugg och innehåll 5 min 10 min 15 min 20 min 25 min 30 min<br />

1. Bara gelatin<br />

2. Gelatin +<br />

konserverad ananas<br />

3. Gelatin + färsk<br />

ananas<br />

Notering! Enzymet finns i både josen och i fruktköttet, så båda går att använda. Effektiviteten hos<br />

enzymet i ananasen kan variera mellan olika tillfällen, kanske beroende på hur frukterna lagrats. För<br />

säkerhets skull bör du testa experimentet i förväg för att försäkra dig om att enzymet är effektivt.<br />

Följdfrågor till experimentet<br />

Gelatin är ett protein. Bromelain är ett enzym som bryter ned protein, som finns i ananas. Titta på<br />

etiketten på den konserverade ananasen innan du svarar på följande frågor:<br />

1. Vad hände i experimentet som antyder att det har skett någon form av enzymaktivitet?<br />

2. Skulle någonting annat ha kunnat orsakat detta?<br />

3. Vad är det för ingredienser i konserverad ananas?<br />

4. Vad var syftet med mugg nr. 1?<br />

5. Vad händer med ananasen då den konserveras?<br />

6. Vilken faktor skulle du föreslå har den största effekten på enzymaktivitet?<br />

7. Människor som arbetar med rå ananas måste bära handskar. Varför tror du att det är så?<br />

8. Köttmörare innehåller enzymer som bromelain, eller papain, ett liknande enzym från<br />

papaya. Föreslå hur dessa enzymer arbetar.<br />

Variation 1<br />

Variera temperaturen. Går det långsammare eller snabbare om det är kallt, rumstemperatur eller<br />

varmt?<br />

Variation 2<br />

Upphetta fruktbitarna i ugn vid 150 °C några minuter innan de läggs på gelatinet i rumstemperatur.<br />

Jämför med frukt som inte upphettats. Vad beror skillnaden på? (Observera: Även om ugnen är 150<br />

grader blir själva frukten maximalt 100 grader ifall den inte torkar ut helt! )


Bakgrundsfakta<br />

Proteiner<br />

Proteiner har två viktiga funktioner i din kropp. Dels utgör proteinerna det viktigaste materialet för<br />

att bygga upp kroppens olika delar, dels styr proteinerna de kemiska omvandlingar som är hela<br />

grunden för liv. Man känner idag till flera tusen proteiner med olika funktion, av vilka de flesta är<br />

enzymer. Enzymer är alltså de proteiner som sköter de kemiska omvandlingarna i kroppen och<br />

fungerar som katalysatorer. En katalysator är ett ämne som i liten mängd påskyndar en reaktion<br />

mellan andra ämnen utan att själv förbrukas.<br />

Gelatin består liksom kött av proteiner. Proteiner är uppbyggda av mindre molekylbyggstenar,<br />

nämligen aminosyror. Det finns 20 olika aminosyror. I en vanlig proteinmolekyl är det oftast flera<br />

hundra aminosyror ihopkopplade med så kallad peptidbindningar. Proteiner är inte bara långa raka<br />

kedjor av aminosyror, de böjer och veckar kedjorna på olika sätt. Det är aminosyrorna som avgör<br />

vilken form proteinet skall få och det är också aminosyrorna som bestämmer vilken funktion<br />

proteinet får i kroppen. Samma aminosyraföljd ger alltid samma "nystan", det vill säga samma 3dimensionella<br />

form. Funktionen hos sådana proteiner bygger på att denna tredimensionella form<br />

vänder speciella "kemiska ytor och håligheter" mot omgivningen. Andra molekyler och<br />

cellstrukturer kan sedan samverka med dessa.<br />

Kött består av muskelvävnad (bindväv) som samlar sig kring senor som i sin tur fäster musklerna i<br />

skelettet. Det huvudsakliga proteinet i bindväven är kollagen. Det är långa spiralvridna kedjor av<br />

proteiner bestående av cirka 1050 aminosyror. Mellan dessa kollagenkedjor finns tvärbindningar<br />

som är mer eller mindre stabila. Tre av dessa kedjor bildar tillsammans en trippelspiral. Flera<br />

trippelspiraler bildar tillsammans kollagenfibriller, som stabiliseras genom tvärbindningar i ett<br />

tredimensionellt nätverk. Muskelfibrerna innehåller små proteintrådar, aktin och myosin , som<br />

bildar ett regelbundet mönster. När musklerna drar ihop sig bildas tvärbindningar mellan dessa<br />

proteiner, aktin och myosin. Musklerna förkortas och utför på så vis ett arbete. För att arbete ska<br />

kunna uträttas behövs energi, denna energi heter glykogen (uppbyggt av amylos vars nedbrytning<br />

katalyseras av enzymet amylas ) i muskelcellerna.<br />

Denaturering av proteiner<br />

Denaturering innebär att ett ämnes egenskaper förändras så att det inte kan användas för ett<br />

specifikt ändamål. Då proteiner denatureras ändras deras form och proteinets biologiska aktivitet<br />

försvinner. Proteinerna består, så som ovan nämnts, av långa, mer eller mindre veckade kedjor.<br />

Veckningen stabiliseras genom att olika delar av en kedja binds till varandra. Bindningarna är dock<br />

relativt svaga och därför bryts de lätt, vilket leder till att molekylens form ändras. Detta leder i sin<br />

tur till att och att dess löslighet ändras. Man säger att proteinet denatureras.<br />

Ett protein är därför känsligt för bland annat värme, extrema saltkoncentrationer, organiska<br />

lösningsmedel, reducerande medel och pH förändringar. Vid höga temperaturer denatureras<br />

proteinet . Ökad värmerörelse stör de intermolekylära intraktionerna inom proteinet. pH-ändringar<br />

, medför ändrade laddningar i vissa aminosyror, vilket påverkar deras samverkan med andra<br />

grupper i kedjan. Den tredimensionella formen på ett protein blir alltså annorlunda om temperaturen<br />

eller pH ändras. Om temperaturen ändras väldigt mycket kommer alltså proteinet att förändras så<br />

pass mycket att det förlorar sin funktion, dvs. proteinet (ex. enzymet bromelain) förstörs och denna<br />

process är inte reversibel.<br />

Gelatin<br />

Gelatin kan framställas ur växter eller djur. Det har genom tiderna framställts från berberisbär, röda<br />

vinbär, äpplen, islandsmossa, karragentång, hjorthorn och fiskars simblåsor. Idag görs 90 % av


världens geltatin av hud (svinsvål och nötspalt). Gelatin görs nästan bara av grissvål, men ibland<br />

tillsätts även kollagen, som tas från ben och hudar från nötdjur som slaktats och godkänts som<br />

humanföda.<br />

Proteinet kollagen i ben och hud är den egentliga råvaran vid framställning av gelatin. Naturligt<br />

kollagen tillhör strukturproteinerna, vars grundbyggsten är en polypeptidkedja, bestående av cirka<br />

1050 aminosyror. På grund av sin struktur är kollagen olösligt. Det kan göras lösligt genom<br />

hydrolys till gelatin eller gelatinhydrolysat.<br />

Konservering<br />

Det finns olika typer av konservering som används för att förhindra att mat blir förstörd av<br />

bakterier, jästsvampar eller mögel. Exempel på konserveringsmetoder är: torkning, rökning,<br />

saltning, fermentering (mjölksyrajäsning), värmebehandling, kemisk konservering, djupfrysning<br />

och förpackningsgaser.<br />

Kemisk konservering innebär att man tillsätter vissa kemiska ämnen till livsmedlen för att öka deras<br />

hållbarhet. Förutom kemiska tillsatser finns ”naturliga” ämnen som har konserverande effekt, t ex<br />

salt (natriumklorid), höga koncentrationer av socker och etanol.


pH-förändringar vid fotosyntes<br />

Av: Markus Andersson<br />

Tid för förberedelser: 10 minuter Tid för genomförandet: 60 minuter<br />

Antal tillfällen: 2 Svårighetsgrad: Kräver viss labvana<br />

<strong>Säkerhet</strong>sfaktor: Ofarligt<br />

<strong>Introduktion</strong><br />

Alla har vi nog hört att gröna växter producera syrgas och kanske har vi också hört att de tar upp<br />

koldioxid. Men vet vi också att de konsumerar syrgas och producerar koldioxid i mörker? För att<br />

testa detta på ett enkelt sätt kan vi använda oss av skott från en vattenväxt (t.ex. vattenpest) som vi<br />

utsätter för olika behandlingar, t.ex. jus eller mörker och undersöka om pH-värdet i det omgivande<br />

vattnet ändrar sig.<br />

Riktlinjer<br />

Försöket passar väl som elevexperiment där eleverna jobbar i par. Beroende på elevernas<br />

färdigheter i laborativt arbete och förkunskaper i kemi och biologi kan man välja att ge eleverna<br />

denna labb som en öppen labb med endast vad som står under rubriken introduktionen som ledning,<br />

eller att ge eleverna även punktlistan under rubriken utförande. Min erfarenhet är att labben upplevs<br />

som mycket mer intressant av eleverna om de får planera den själva.<br />

<strong>Säkerhet</strong><br />

Experimentet är praktiskt taget riskfritt. Undvik dock kontakt av BTB med hud, ögon och kläder.<br />

Vattenlösning med BTB/fenolftalein kan hällas ut i vattnet. Skotten från vattenpest kan lämpligen<br />

slängas i de vanliga soporna eller i en kompost. Observera att vattenpesten inte ska slängas ut i<br />

närbeläget vattendrag eller sjö, eftersom den då kan klara av att etablera sig och slå ut inhemska<br />

arter.<br />

<strong>Materiel</strong><br />

• 3 ofärgade flaskor (ca 150&bnbsp;ml) med tättslutande lock<br />

• 2 lika stora skott (ca 6&bnbsp;cm) från vattenpest<br />

• pH-indikatorer<br />

• BTB<br />

• Fenolftalein<br />

• (Alternativ: En universalindikator kan ersätta BTB och fenolftalein)<br />

• (Alternativ: pH-meter kan också användas)<br />

• Kranvatten<br />

• Ljuskälla (lysrör eller glödlampa)<br />

• pH-meter (ej nödvändig för experimentet)


<strong>Förarbete</strong><br />

Köp in unga och välmående exemplar av vattenpest.<br />

Ställ fram flaskor med tättslutande lock.<br />

Några timmar innan laborationen fyll upp en hink eller liknande med vatten så att vattnet blir<br />

rumstempererat. Helst bör vattnet vara vatten från ett akvarium eller en sjö, så att vattnet är<br />

näringsrikt annars är det stor risk att vattenväxterna drabbas av näringsbrist och därmed fungerar<br />

fotosyntesen dåligt. Om man använder kranvatten kan man tillsätta NaNO 3 respektive Na 2 HPO 4 för<br />

att ge en slutkoncentration på vattnet på 6.4 µM kväve samt 0.4 µM fosfor.<br />

Utförande<br />

Dag 1: Sätt igång experimentet<br />

1. Häll lite av det rumstempererade vattnet i två små bägare. Tillsätt 1 droppe fenolftalein<br />

respektive några droppar BTB. Notera eventuellt färgomslag.<br />

• Eventuellt: Mät pH på det rumstempererade vattnet med pH-meter.<br />

2. Placera de tre skotten i var sin flaska så att skottens ovansida pekar mot flaskans botten. Fyll<br />

flaskorna så att de blir helt fulla. Skruva på locket och se till att inga större luftbubblor finns<br />

i flaskorna.<br />

3. Ställ samtliga tre flaskor upp och ner (så att korken inte skuggar skottet).<br />

4. Placera ut flaskorna:<br />

• Flaska 1: under en ljuskälla (t.ex. lysrör) som är tänd hela dygnet (behandling med<br />

konstant och starkt ljus)<br />

• Flaska 2: vid ett fönster där den får dagsljus på dagen och mörker på natten<br />

(dagsljusbehandling).<br />

• Flaska 3: i mörker, t.ex. i ett stängt skåp (mörkerbehandling).<br />

5. Låt flaskorna stå till nästa dag.<br />

Ljusbehandling för tre replikat av vattenpest och en referens utan växt.<br />

Bild 1: © Markus Andersson


Dag 2: Observera resultatet<br />

1. Ta bort flaskorna från ljuskällan och plocka ut skotten från<br />

flaskorna (för att undvika att t.ex. mörkerbehandlingen börjar<br />

fotosyntetisera).<br />

2. Avläs experimentet genom att hälla av lite av vattnet från<br />

flaskorna till vardera två bägare där en droppe fenolftalein<br />

respektive några droppar BTB tillsätts.<br />

3. Notera färgen och jämför med den färgen du startade med<br />

och hur de olika behandlingarna skiljer sig åt. Fenolftalein<br />

går från färglös till lila vid pH ca 8-10. BTB är gult i sur<br />

lösning, grön i neutral lösning och blå i basisk lösning.<br />

Uppskatta ett ungefärligt pH för vattnet i flaskorna.<br />

4. Mät eventuellt pH-värdet på vattnet i flaskorna med en pH-<br />

meter och jämför dina uppmätta resultat med dina uppskattade värden via färgavläsning.<br />

5. Förklara dina resultat utifrån en växts fotosyntes och respiration.<br />

Bakgrundsfakta<br />

Solljusets betydelse för växter<br />

Nästan alla växter bedriver fotosyntes. Ett fåtal växter är parasiter på andra växter och har därmed<br />

ingen egen fotosyntes eller en begränsad fotosyntesförmåga som t.ex. misteln har. Solljuset är det<br />

som driver fotosyntesen där koldioxid reduceras till sockerarter. Via fotosyntesen omvandlas<br />

oorganiska ämnen som koldioxid och vatten till organiskt socker. Detta är förutsättningen för nästan<br />

allt liv på vår planet.<br />

Ibland kan växterna få för mycket solljus, vilket skapar en stor produktion av s.k. fria radikaler som<br />

kan förstöra växternas celler, men för att skydda sig för detta finns olika mekanismer där en<br />

mekanism är att bilda pigment som fungerar som ett solfilter. Om det istället är brist på ljus bildar<br />

växterna pigment som hjälper klorofyllet att plocka upp solens strålar. Dessa olika pigment är oftast<br />

gula eller röda och kallas för karotenoider och det är bland<br />

annat dessa pigment som ger höstlöven dess gula och röda<br />

färg.<br />

Fotosyntesen<br />

Fotosyntesen är en förutsättning antingen direkt eller indirekt<br />

för nästan allt levande på jorden. Ett undantag är<br />

kemoautotrofa bakterier som istället utnyttjar energin ur<br />

kemiska reaktioner. I fotosyntesen kan växter, alger och vissa<br />

cyanobakterier använda sig av solens ljusenergi för att<br />

ombilda koldioxid och vatten till glukos och syrgas.<br />

Reaktionsformeln för fotosyntesen kan skrivas enligt<br />

följande:<br />

6CO 2 + 6H 2 O + ljusenergi " C 6 H 12 O 6 + 6O 2<br />

BTB i sur, neutral respektive<br />

basisk lösning.<br />

Bild 2: © Wikipedia<br />

Bilden visar en kloroplast med tylakoider.<br />

Flera tylakoider tillsammans benämns<br />

granum. Tylakoidmembranet består ett<br />

dubbelt lager av fosfolipider.<br />

Bild 5: © Wikipedia<br />

Fotosyntesen sker i klorplasterna som i sin tur är uppbyggda av tylakoider (Bild 5) och det är i


tylakoidmembranet som fotosyntesreaktionen sker. Tylakoidmembranet är uppbyggt av ett dubbelt<br />

lager av fosfolipider.<br />

Mellan fosfolipiderna i membranet finns klumpar av pigment som bildar s.k. fotosystem (Bild 6).<br />

Varje fotosystem består av antennpigment som har till uppgift att fånga upp solljus av olika<br />

våglängd. Många av dessa pigment är karotenoider som ofta är röd- eller gulfärgade, vilket också är<br />

de pigment som ger höstlöv dess röda och gula färg. I antennpigmenten förekommer också<br />

klorofyll, framförallt klorofyll a och klorofyll b.<br />

Uppbyggnaden av ett fotosystem som finns i<br />

tylakoidmembranet inuti kloroplasterna.<br />

Bild 6: © Wikipedia<br />

De olika antennpigmenten absorberar olika våglängder av ljus och därmed kan en större del av<br />

solljuset användas för fotosyntes. I Bild 7 visas vilka våglängder som klorofyll a och b absorberar<br />

av solljuset och som bilden visar är det framförallt blått och rött ljus som absorberas. Anledningen<br />

till att de absorberar olika våglängder är att molekylerna ser något annorlunda ut och därmed<br />

absorberar och reflekterar ljus olika och därmed har de två pigmenten också något olika färgnyanser<br />

(Bild 8). Karotenoider kan effektivt absorbera solljus med en våglängd upp till ca 530 nm, vilket<br />

varken klorofyll a eller b kan. Den energi som pigmenten absorberas förs över via andra pigment<br />

till reaktionscentrat i fotosystemet där klorofyll a använder energin till för att driva det som i<br />

fotosyntesen kallas för ljusreaktionen.<br />

Vid olika våglängder absorberar klorofyll a och b ljus olika väl. Framförallt<br />

blått och rött ljus absorberas effektivt av pigmenten.<br />

Bild 7: © Svante Åberg


Tag bort rost med elektrisk ström<br />

Av: Svante Åberg<br />

Tid för förberedelser: 20 minuter Tid för genomförandet: 20 minuter<br />

Antal tillfällen: 2 Svårighetsgrad: Kräver viss labvana<br />

<strong>Säkerhet</strong>sfaktor:<br />

Fara vid felaktigt<br />

utförande<br />

<strong>Introduktion</strong><br />

Rost på järn och stål är ett stort problem, speciellt på komplicerade detaljer som är svåra att putsa.<br />

Med elektrolys, dvs en kemisk reaktion som drivs av en elektrisk ström, kan man återbilda järnet ur<br />

rosten.<br />

Riktlinjer<br />

Experimentet utförs gärna som elevförsök i hemmet eller som demonstration.<br />

<strong>Säkerhet</strong><br />

Målarsoda (natriumkarbonat) är basisk, men basen är svag och lösningen utspädd. Därför är<br />

riskerna mycket små. Undvik emellertid stänk i ögonen. Skölj ordentligt med vatten om du får stänk<br />

i ögonen.<br />

Förvara lösningen i en plastdunk. Förvara den inte i ett metallkärl, speciellt inte i aluminium. Den<br />

orsakar korrosion. Överbliven lösning kan användas för ny avrostning, även om den är brunfärgad.<br />

Lösningen kan spolas ned i avloppet utan risk om man spolar ordentligt med vatten efteråt.<br />

Tänk på att batteriladdaren ska anslutas till ett jordat uttag.<br />

Två saker måste du vara noga med:<br />

1. Låt den gas som bildas vid elektrolysen ventileras bort. Det bildas nämligen knallgas, precis<br />

som vid snabbladdning av bilbatterier. Knallgasen är explosiv om den samlas i tillräckligt<br />

hög koncentration.<br />

2. Låt inte vatten komma på batteriladdaren. Inuti finns nämligen 220 V växelspänning. Om du<br />

spiller vatten på laddaren ska du genast dra kontakten ur väggen. Låt sedan laddaren torka i<br />

flera dygn. Eventuellt måste den öppnas och rengöras.


<strong>Materiel</strong><br />

• Rostigt föremål<br />

• Plastbalja lagom stor för att rymma det rostiga föremålet<br />

• Batteriladdare för bilar<br />

• Elektrod av järn eller stål. Bästa resultatet fås om elektroden har en form så att den kan<br />

omge det rostiga föremålet. (Järnelektroden förbrukas, elektrod av legerat stål förbrukas<br />

eventuellt inte)<br />

• Vatten (H2O) • Natriumkarbonat (Na2CO3 , målarsoda).<br />

• Gummihandskar (ej nödvändigt).<br />

• Rostskyddande medel att smörja in det avrostade föremålet (ej nödvändigt).<br />

<strong>Förarbete</strong><br />

Inget särskilt förarbete.<br />

Utförande<br />

Avrostning<br />

1. Lös cirka 1 matsked (15 ml) natriumkarbonat per 5 liter vatten. Anpassa mängden lösning så<br />

att den räcker att sänka ned hela det rostiga föremålet.<br />

2. Sänk ned det rostiga föremålet.<br />

3. Placera laddaren så att den inte riskerar at bli fuktig.<br />

4. Anslut den negativa polen (blå eller svart) på batteriladdaren till det rostiga föremålet. (Det<br />

gör inget om klämman hamnar i lösningen).<br />

5. Anslut den positiva polen (röd) på batteriladdaren till järn/stål-elektroden.<br />

6. Sänk ned järn/stål-elektroden i badet utan att klämman ligger i lösningen. Helst ska<br />

elektroden ligga runt omkring det föremål som ska avrostas. För att göra det det kan man<br />

koppla samman flera järn/stål-bitar. Se till att järn/stål-elektroden inte är i kontakt med<br />

föremålet som ska avrostas.<br />

7. Om laddaren har en omkopplare för 6 V/12 V så bör du välja 6 V - det räcker för<br />

experimentet.<br />

8. Anslut batteriladdaren till ett jordat uttag och slå på strömmen. Kontrollera på laddarens<br />

instrument att det verkligen går en ström genom lösningen.<br />

9. Vänta några timmar på att processen ska bli klar. Tiden beror på mängden rost och<br />

föremålets storlek.


Efterbehandling<br />

1. Koppla från strömmen och tag upp föremålet när det hela är klart. Lösningen har blivit<br />

brunfärgad av rost mm som flagnat.<br />

2. Skrubba föremålet med en diskborste och vatten för att få bort lösa rostflagor. Skölj med<br />

rent vatten och torka.<br />

3. Eftersom metallytan är i det närmaste kemiskt ren bör den behandlas med någon<br />

rostskyddande film för att inte rosta på nytt. Använd t ex sådan man skyddar verktyg med.<br />

4. Elektrolytlösningen förbrukas inte utan kan sparas för avrostning av andra järnföremål. Om<br />

lösningen är alltför smutsig kan du dock kasta den.<br />

Bakgrundsfakta<br />

Reaktionsformler<br />

Vid katoden<br />

Katoden är den elektrod som är ansluten till den negativa polen på batteriladdaren. I detta fall är<br />

katoden föremålet som ska avrostas.<br />

Järn(III)jonerna i rosten kan reduceras till järn genom att lägga på en tillräckligt negativ spänning.<br />

Reaktionen sker enligt<br />

Fe 3+ (s) + 3 e - → Fe(s)<br />

Den spänning som batteriladdaren ger är mycket högre än som är nödvändig. Det leder till att även<br />

vatten reduceras. Det blir vätgasutveckling.<br />

4 H 2 O(l) + 4 e - → 2 H 2 (g) + 4 OH -<br />

Vid anoden<br />

Järnelektroden löses upp i en reaktion som är den motsatta den vid katoden.<br />

Fe(s) → Fe 3+ (aq) + 3 e - .<br />

Eventuellt avges bara två elektroner. Järn kan nämligen vara tvåvärt eller trevärt.<br />

Fe(s) → Fe 2+ (aq) + 2 e - .<br />

Vissa stållegeringar är så pass motståndskraftiga mot korrosion att de inte löses upp. I så fall kan<br />

man använda samma elektrod hur länge som helst. Eftersom laddarens spänning är så pass hög så<br />

sker även vid anoden en reaktion med vatten.<br />

4 OH - → 2 H 2 O(l) + O 2 (g) + 4 e -<br />

Knallgas bildas vid elektrolys av vatten<br />

Reaktionerna med vatten vid katoden och anoden leder till att det bildas knallgas, dvs en blandning<br />

av vätgas,H 2 (g), och syrgas,O 2 (g), i proportionen 2:1. Nettoreaktionen för sönderdelningen av<br />

vattnet är<br />

2 H 2 O(l) → 2 H 2 (g) + O 2 (g)<br />

Knallgasproduktion är ett problem även vid laddning av batterier, speciellt vid snabblöaddning då<br />

en högre spänning används. Det är därför viktigt att ventilera bort de bildade gaserna. Man ska alltid<br />

ta bort skruvlocken på varje cell på batteriet när det laddas.


Knallgas är mycket energirik i förhållande till vatten. Man har därför föreslagit att omvandla<br />

elektrisk energi till kemisk energi i form av vätgas. Vätgasen kan sedan användas för att driva<br />

förbränningsmotorer (som i bilar) genom att låta den reagera med luftsyret. Vätgas och syre kan<br />

också användas för att få tillbaka elektrisk energi. Det sker i s k bränsleceller där väte och syre<br />

reagerar till vatten under avgivande av elektrisk ström. Väte är en mycket ren energiform eftersom<br />

den enda reaktionsprodukten är vatten, som ju är helt ofarligt för människor och natur.<br />

Natriumkarbonatets funktion<br />

Rent vatten är en dålig elektrisk ledare. Om man inte satte till saltet natriumkarbonat (Na 2 CO 3 )<br />

skulle det bara gå en liten ström genom lösningen. När saltet löser sig i vattnet blir jonerna fria. En<br />

lösning med joner som leder elektrisk ström kallas för en elektrolyt.<br />

Na 2 CO 3 (s) → 2 Na + (aq) + CO 3 2- (aq)<br />

De positiva jonerna (Na + ) vandra mot minuspolen och de negativa (CO 3 2- ) mot pluspolen.<br />

Natriumkarbonat är ett lämpligt salt för elektrolyten eftersom det är svagt basiskt.<br />

Vad är rost?<br />

Rost är ett resultat av korrosion på järn. Om vi studerar korrosionen närmare ser vi följande:<br />

Det finns ingen exakt formel för rost eftersom rost är en blandning av olika föreningar.<br />

Huvudkomponenten i rost är dock järn(III)oxid, Fe 2 O 3 . 3 H2 O. Om vi tar reaktionerna från början så<br />

sker följande:<br />

Järnet oxideras vid anoden (minus-pol):<br />

Fe(s) → Fe 2+ (aq) + 2 e -<br />

Syret reduceras vid katoden (plus-pol):<br />

O 2 (aq) + 2 H 2 O(l) + 4 e - → 4 OH - (aq)<br />

Järn(II) oxideras vidare till järn(III):<br />

Fe 2+ (aq) → Fe 3+ (aq) + e -<br />

Järn(III) reagerar med hydroxid till "rost":<br />

2 Fe 3+ (aq) + 6 OH - → Fe 2 O 3 . 3 H2 O(s)<br />

Foto: © Svante Åberg


Korrosionsskydd<br />

Korrosion orsakar enorma ekonomiska skador varje år. Korrosionsskydd är<br />

därför av stor betydelse. Eftersom korrosionshastigheten kan öka markant<br />

ifall man får en sluten strömkrets, så är en skyddsmetod att försöka hindra<br />

detta. Den slutna strömkretsen kräver att joner kan vandra mellan polerna.<br />

Det kan ske bara ske när jonerna är lösta i en vätska. Därför är det viktigt att<br />

undvika fukt.<br />

Rent vatten är dock en dålig elektrisk ledare. Men ju mer lösta salter vattnet<br />

innehåller, desto bättre blir ledningsförmågan. Saltningen av vägarna är<br />

därför ett stort problem. När det salta vattnet stänker upp på bilen är<br />

förutsättningarna för rost särskilt gynnsamma.<br />

Man kan dock förhindra att syre, vatten och salt kommer i kontakt med metallen. Det görs genom<br />

att metallen lackas eller målas med en tät färg. Underreden på bilar beläggs med en tät, seg massa.<br />

Det finns ytterligare en metod att förhindra korrosion. Om t ex järn är i metallisk kontakt med en<br />

mer oädel metall, såsom zink, så korroderar zinken först. Detta används ofta på stora båtar.<br />

Korrosionen brukar vara mest problematisk nära propellern där vattnets och bubblornas rörelser<br />

skyndar på processen. Därför brukar man placera offeranoder av zink eller magnesium direkt på<br />

metallskrovet i närheten av propellern. Eftersom offeranoderna sakta förbrukas så måste de bytas ut<br />

med jämna mellanrum.<br />

Det allra vanligaste exemplet på zink som skyddar järn är metoden med<br />

förzinkning av spik och plåt mm. Förzinkning sker genom att doppa<br />

järnföremålet i smält zink. Ska du spika utomhus, där det är fuktigt, så bör du<br />

använda förzinkad spik.<br />

Foto: © Svante Åberg<br />

Man kan se ordningsföljden ädel-oädel i metallernas spänningsserie, där guld<br />

och platina är de ädlaste medan magnesium och zink tillhör de mera oädla. Foto: © Svante Åberg<br />

Ett specialfall är aluminum, som faktiskt är en mycket oädel metall men ändå<br />

inte korroderar så lätt. Det beror på att när ytan oxideras av syret i luften så bildas ett mycket tätt<br />

skikt av aluminumoxid som förhindrar vidare reaktion. En olämplig kombination är att spika ett<br />

plåttak (tunnplåt av järn) med kopparspik. Den stora skillnaden mellan koppar och järn i<br />

spänningsserien gör att järnet kommer att korrodera särskilt snabbt, medan kopparen inte påverkas<br />

nämnvärt. Om man spikar ett kopparplåttak med järnspik så blir det i stället spiken som korroderar,<br />

vilket kanske är ännu värre eftersom mängden material i spiken är så liten att den förbrukas på<br />

ganska kort tid.


Normalpotentialer (Spänningsserien)<br />

Au + (aq) + e - ↔ Au(s) +1.69 V<br />

Ag + (aq) + e - ↔ Ag(s)<br />

+0.80 V<br />

Cu 2+ (aq) + 2 e - ↔ Cu(s) +0.34 V<br />

Fe 2+ (aq)+ 2 e - ↔ Fe(s)<br />

Al 3+ (aq) + 3 e - ↔ Al(s)<br />

-0.44 V<br />

-1.68 V<br />

O 2 (g) + 4 H + (aq) + 4 e - ↔ 2H 2 O(l) +1.23 V<br />

Fe 3+ (aq) + e - ↔ Fe 2+ (aq)<br />

+0.77 V<br />

2 H + (aq) + 2 e - ↔ H 2 (g) 0 V<br />

Zn 2+ (aq) + 2 e - ↔ Zn(s) -0.76 V<br />

Al 3+ (aq) + 3 e - ↔ Al(s) -1.66 V<br />

Mg 2+ (aq) + 2 e - ↔ Al(s) -2.36 V<br />

Na + (aq) + e - ↔ Na(s)<br />

-2.71 V<br />

Ytterligare faktorer som kan öka korrosionshastigheten är föroreningar, spänningar och sprickor i<br />

metallen.

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!