Lemon Battery Voltage problemen

[Wimpy006]

Ik zit met een probleem. Ik heb voor een zelfstandig onderzoek een Lemon Battery gemaakt. Dit met vele verschillen de materialen. Waaronder, met volts:

Cu|Pb 0.45
Cu|Zn 0.80
Cu|Mg 1.80
C(koolstof)|Pb 0.60
C|Zn 0.95
C|mg 2.00
Pt|Pb 0.60
Pt|Zn 0.95
Pt|Mg 2.00
Ik werd verteld dat de volgende reacties optreden:
red: M+ > M+ + e- M = metaal (algemene formule) 2*
ox: 2H+ + 2e- > H2 (g)

Nu is het merkwaardige dat de voltages hoger liggen dan die van het verschil tussen de 2 elektrodepotentialen.
Het zou kunnen zijn dat de spanning hoger is door contactpotentiaal tussen de metalen in de citroen. Waarschijnlijk.

Maar nu komt het echte merkwaardige:
Pt|C (koolstof) 0.02 V en een stroom van 2 microampere die minstens een minuut op 2 microampere blijft lopen.
Pt|Cu 0.18V en 20 micro ampere
Cu|C 0.20V en 18 micro ampere.
Ter vergelijking :
de andere cellen geven een stroom van ongeveer 50 micro ampere tot 200 micro ampere
Kan iemand mij met zekerheid vaststellen of er hier een redoxreactie plaatsvind en welke dat dan wel niet is. Of kan iemand mij een andere verklaring geven

[Wimpy006]

Niemand?????

[Diadem]

Wat zijn Lemon Battery's precies?

De standaard elektropotentialen gelden bij 298K (20 graden Celsius) en p=p0 (standaarddruk). Verder moeten de concentraties van de stoffen 1 mol/l zijn.

Een afwijking in de laatste is het meest waarschijnlijk.

[Wimpy006]

Diadem, tussen Pt en Koolstof zou eigenlijk geen stroom moeten kunnen lopen, want koolstof en platina kunnen niet reageren.

Een lemon battery is gewoon een citroen met daarin 2 verschillende materialen.
De citroen is zuur en het metaal reageert dan met het zuur:

red: M+ > M+ + e- M = metaal (algemene formule) 2*
ox: 2H+ + 2e- > H2 (g)
Deze reactie verloopt zoieso, maar door er een 2e electrode (meestal koper) in de citroen te steken, zal door het verschil in contactpotentiaal H+ ook aan de kopere electrode reageren tot waterstof gas. Daardoor loopt de stroom niet rechtstreeks, maar door het draadje.

[Diadem]

Met koolstof bedoel je neem ik aan grafiet?

Ik snap dat er geen stroom hoort te lopen bij de grafiet en platinum elektrodes. Misschien waren ze vervuild, een andere verklaring zou ik niet kunnen geven zonder er over na te moeten denken.

[Wimpy006]

Wat dacht je dan met koolstof: diamant!????

[aatos]

een lemon battery is eigenlijk twee gekoppelde cellen met in iedere cel een evenwichtsrectie tussen een oxidator en een reductor. soms treedt een metalen elektrode op als reductor in een cel. In die cel wordt dan het metaal omgezet in opgeloste metaalionen plus elektronen of andersom.
de cellen worden gekoppeld door een geleidende zoutoplossing (het citroensap) dit valt als volgt weer te geven:
red|ox| |ox|red of bv.
Pb(s)|Pb2+| |Cu2+|Cu(s)
dit kan echter niet het geval zijn in een citroen omdat er dan Cu2+ ionen aanwezig zouden moeten zijn in de citroen. (Pb(s) is een sterkere reductor dan Cu(s) en dus loopt de reactie de kant uit van Pb(s) naar Pb2+ en van Cu2+ naar cu(s) Dit lijkt mij niet het geval. Wat kan er dan wel gebeuren? Deze reactie is wel mogelijk met Pb(s) als reductor:
Pb(s)|Pb2+| |2H+|H2(g)
met als potentiaalverschil 0.13V. Deze waarde geldt echter alleen als Pb2+ en H+ een concentratie van 1 mol/liter hebben. Dit is niet het geval in de citroen. Het gevolg hiervan is dat de reactie sterker verloopt in de richting Pb(s) > Pb2+ + 2e- en sterker in de richting 2H+ + 2e- > H2(g). Dit is het gevolg van de lagere concentratie aan één kant van de evenwichtsreactie. Door het sterker verlopen wordt het gemeten potentiaalverschil hoger.
Dat er een stroom loopt bij twee inerte elektrodes (deze nemen dus niet deel aan de reacties) is heel goed mogelijk. Er kunnen namelijk ook redoxreacties optreden zonder dat de elektrodes als reductor optreden. Het is dan zo dat in de citroen de concentaties opgeloste stoffen niet overal gelijk is. Het kan bijvoorbeeld zijn dat de ene kant zuurder is dan de andere. Dit heeft als gevolg dat de potentiaal van die cel aan de zure kant hoger zal worden dan aan de andere. Dit is als volgt weer te geven:
2H+|H2(g)| |H2(g)|2H+
Het is ook mogelijk dat aan de ene kant van de citroen een bepaalde stof in een andere concentratie aanwezig is dan aan de andere kant. Als je één citroen hebt gebruikt voor al je proeven is dit bijvoorbeeld het geval. er zijn dan veel metaalionen in de citroen aan verschillende kanten. het zou kunnen dat er bijvoorbeeld deze reactie optreedt die de ene kant van de citroen een hoger potentiaal geeft dan de andere:
H2|2H+| |Cu2+|Cu(s)
Dit alles is makkelijk te controleren door de platina en koolstof elektrode om te draaien. Blijft het potentiaalverschil hetzelfde of wordt het negatief? (of positief als het eerst negatief was) als het potentiaalverschil hetzelfde blijft treden de beschreven reacties waarschijnlijk op (en andere), als het verandert spelen toch de elektrodes mee in een reactie en is een van de twee waarschijnlijk verontreinigd. misschien zit er aan de koolstof elektrode nog wat koper of lood door je vorige proeven.
De enige zekerheid die ik je kan geven is dat er inderdaad redoxracties plaatsvinden, dit is de enige manier waarop er potentiaalverschil kan plaatsvinden.

[aatos]

tering wat heb ik nou voor lang verhaal gemaakt?

[Wimpy006]

Dank je wel.
Nog een vraagje:
Is het niet mogelijk dat de spanning bij Pb en Cu afhankelijk is van de contact potentiaal? Ik denk dat omdat ik de multimeter direkt op de elektrodes heb aangesloten, zonder dat er dus een stroom loopt, de spanning is van het verschil in contactpotentiaal tussen Pb en Cu. Dus als je een minimale stroom laat lopen (bv door een grote weerstand) dat dan de spanning meteen 0.34V terugvalt (verschil koper en H+)
en dan verder hoe groter de stroom is (dat dan wel door de inwendige weerstand van de citroen)

[aatos]

ik weet niet wat je bedoelt met contactpotentiaal.
multimeters laten wel degelijk stroom lopen, al is het niet erg veel, om de spanning te meten.
de reactie die ik beschreef
H2|2H+| |Cu2+|Cu(s)
zal alleen optreden als er ook een reactie optreedt met
X|X+| |2H+|H2, omdat H2 niet van nature in citroenen aanwezig is.

[Verwijderd]

He Wimpy hij doettet