Redox

Redoxreacties

Redox reacties herkennen

Kijk naar de deeltjes voor en de pijl: lading-verandering?

Redox?

JA

Redox?

NEE

Redox?

JA

ionbinding in zouten en covalentebinding in moleculaire stoffen

er is elektronenoverdracht

er worden elektronen gedeeld 

Redox-reacties in Tabel 48

Voorwaarde redox-reactie:

- Oxidator staat boven 

reductor

Voorbeeld redoxreactie opstellen

• Een staafje aluminium in een zinkchloride-oplossing
• Stap 1: Al (s), Zn2+ (aq), Cl- (aq) en H2O (l)
• Stap 2: Sterkste OX: Zn2+ en sterkste RED: Al
• Stap 3: ∆V0 = V0(OX) - V0 (RED) = -0,76 --1,66 = 0,90 is aflopend
• Stap 4: Halfreactie OX:   Zn2+ + 2e- -> Zn(s)               (x3)
• Stap 4: Halfreactie RED: Al(s)            -> Al3+ + 3e-       (x2)
• Stap 4: Totaalreactie:      2 Al(s) + 3 Zn2+ -> 3 Zn(s) + 2Al3+
• Stap 5:  Controle: Geen neerslag tussen Al3+ en Cl-. Lading- en massabalans klopt

Zelf een halfreactie opstellen

Toepassing van redoxreacties

Brandstofcel

• Brandstofcel is een elektrochemische cel waarbij in 1 halfcel continu zuurstof wordt toegevoegd: de oxidator
• In de andere halfcel wordt een brandstof toegevoegd: de reductor
• Waterstof, methanol, mierenzuur, methaan, enz.

Waterstof

Brandstofcel

• In plaats van waterstof kan ook een andere brandstof gebruikt worden, bijv. methanol

Je hoeft de halfreactie van methanol niet zelf te kunnen opstellen, maar op examens wordt wel vaak gevraagd een onvolledige halfreactie af te maken

Waterstof-brandstofcel

• kunnen opstellen van onbekende halfreacties die niet in Binas 48 staan

Een brandstofcel is een elektrochemische cel die als een continu proces wordt bedreven om elektrische energie te leveren.

Een brandstof is de energiedrager die energie 'verliest' in een verbrandingsreactie. Dit is een redoxreactie, waarbij de brandstof altijd de reductor is. Soms wordt H₂ gebruikt, maar vaak is het een andere (organische) brandstof. De halfreactie van deze reductor staat vaak niet in Binas 48. Je moet de halfreactie dan zelf kunnen opstellen volgens een stappenplan.

in een brandstofcel reageert de brandstof als

1. reductor
2. oxidator

Hoe heet een elektroschemische cel met zuurstof als oxidator

1. elektrolysecel
2. brandstofcel
3. batterij
4. oxidatieve cel

Net als bij batterijen, accu's en brandstofcellen reageren bij redox flow accu's...

(meer antwoorden mogelijk)

1. de oxidator aan de + en de reductor aan de - elektrode tijdens stroomlevering
2. de oxidator aan de - en de reductor aan de + elektrode tijdens stroomlevering
3. de oxidator aan de + en de reductor aan de - elektrode tijdens opladen
4. de oxidator aan de - en de reductor aan de + elektrode tijdens opladen

De ladingsverschuiving door de halfreacties moet worden gecompenseerd. Om de stroomkring te sluiten en een stroom te laten lopen, bewegen de...

1. elektronen via de zoutbrug van de rechter halfcel naar de linker halfcel
2. elektronen via de zoutbrug van de linker halfcel naar de rechter halfcel
3. ionen uit de ene halfcel stromen via de zoutbrug naar de andere halfcel
4. de + en - ionen uit de zoutbrug stromen elk naar een andere halfcel

Wat is de negatieve elektrode van deze
brandstofcel?
Licht je antwoord toe (leg uit)

Fotonenboer

Een Nederlandse melkveehouder voorziet sinds 2010 met zonnecellen in de eigen energiebehoefte. Voor de opslag van overdag teveel geproduceerde energie is op de boerderij een zogeheten Vanadium Redox Flow Battery (VRFB) geplaatst. In deze VRFB worden oplossingen met verschillende vanadiumionen vanuit twee opslagtanks door een aantal geschakelde elektrochemische cellen gepompt. Dit proces is in de figuur hieronder vereenvoudigd weergegeven met één elektrochemische cel. In deze opgave wordt de term vanadiumionen gebruikt voor
(combinaties van) de deeltjes VO₂⁺, VO²⁺, V³⁺ en V²⁺.
In beide oplossingen is verder alleen opgelost zwavelzuur aanwezig.

Wanneer de VRFB voor het eerst in gebruik wordt genomen, is van de genoemde 

vanadiumionen in de linker opslagtank alleen VO²⁺ aanwezig en in de rechter opslagtank alleen V³⁺. In deze situatie levert de VRFB  geen stroom. Doordat in de VRFB selectieve membranen worden toegepast, worden tijdens het opladen en de stroomlevering vrijwel uitsluitend H+ ionen doorgelaten.

Geef de vergelijking van beide halfreacties die tijdens het opladen optreden. Geef je antwoord als volgt weer:

linker halfcel: …

rechter halfcel: …

Fotonenboer

maximumscore 4

• linker halfcel: VO²⁺ + H₂O → VO₂⁺ + 2 H⁺ + e^–
  
• rechter halfcel: V³⁺ + e– → V²⁺ 

4 punten zijn als volgt verdeeld:

• in de vergelijking van de linker halfcel VO2+ en H2O links van de pijl en VO2 + rechts van de pijl 1 
• in de vergelijking van de linker halfcel H+/ H3O+ rechts van de pijl en H balans juist  
  
• in de vergelijking van de rechter halfcel V3+ links van de pijl en V2+ rechts van de pijl  
  
• in beide vergelijkingen elektronen aan de juiste kant van de pijl en ladingsbalans juist
  

Fotonenboer

Lijkt op een brandstofcel en een elektrochemische cel.

• Electroden alleen voor geleiding
  
• Twee vloeistoffen gescheiden door een semi-permeabel membraan
  
• De vloeistoffen circuleren in hun eigen reservoir
• De uitwisseling van ionen gaat via het membraan
• REDOX reactie levert de stroom

Voordeel: Geen vaste platen die meedoen, alleen vloeistoffen → levensduur +++

Nadeel: Grotere electrolyte tank geeft meer energie opslag

 

De redox-flow accu

Lijkt op een brandstofcel en een elektrochemische cel.

• Electroden alleen voor geleiding
  
• Twee vloeistoffen gescheiden door een semi-permeabel membraan
  
• De vloeistoffen circuleren in hun eigen reservoir

 

De redox-flow accu