9.3 Energie uit redoxreacties

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

Welkom, ga lekker zitten

Welkom, ga lekker zitten

Doelen van de vorige les:

halfreactie

redox-rv opstellen met halfreacties

standaard-elektrodepotentiaal opzoeken en gebruiken om te bepalen of een redoxreactie wel of niet verloopt

corrosie/roesten 

Doelen van deze les:

• Elektrochemische cel (doel, bouw, werking)
• Brandstofcel

chemische energie  --> elektrische energie

Elektrochemische cel

Redox: elektronenoverdracht.

Als je die elektronen wil gebruiken: elektrochemische cel:

Twee aparte reactie-ruimtes, verbonden met een draadje (voor de elektronen) en een zoutbrug (om de lading te compenseren)

Elektrochemische cel

• 2 halfcellen
• elektrodes verbonden door stroomdraad
• oplossingen verbonden door zoutbrug of poreuze wand (gesloten kring)
• bronspanning:

min-elektrode:

• Zn atoom staat 2 elektronen af die via de draad naar de plus-pool stromen
• Zn²⁺ ionen komen in oplossing (elektrode verdwijnt op den duur)
• 2Cl^- ionen komen uit de zoutbrug
• Zn  -->  Zn²⁺  +  2e

plus-elektrode:

• Cu²⁺ ion neemt 2 elektronen op die via de draad van de min-pool stromen
• Cu atoom slaat neer op de elektrode
• 2Na⁺ ionen komen uit de zoutbrug
• Cu²⁺  +  2e  -->  Cu

Onaantastbare (inerte) elektrodes

Wanneer de elektrodes niet aan de reactie hoeven deel te nemen,

 worden onaantastbare elektrodes gebruikt.

Die zijn vaak van Pt of C (grafiet)

  maak 21 abc (blz 167)

Brandstofcel

Bijzondere vorm van elektrochemische cel.

Ook hier: chemische energie rechtstreeks omgezet naar elektrische energie.

ELKE verbranding is een redox: brandstof is reductor, zuurstof is oxidator (what's in a name..).

Totaalreactie = verbrandingsreactie (te gebruiken als controle!)

Brandstofcel

Elektrolyt bevat H+

Hoeft nooit opgeladen te worden!

Brandstofcel efficiënt

Klassiek: chemische energie uit brandstof (CH₄ bijvoorbeeld) => warmte gebruiken om stoom te maken =>v stoom drijft turbine aan => elektriciteit. Bij iedere stap energie'verlies'.

Brandstofcel: chemische energie => elektrische energie

Energiedichtheid

BINAS7A: Constante van Faraday (F) zegt iets over de 

elektrische lading van 1 mol elektronen: 9,65.104 C/mol                (C = Coulomb)

Lading die in een redox vrijkomt:                    Q = F . n                           (n = mol elektronen) 

Stroomsterkte (Ampère) die dat oplevert:   I = Q / t = F . n / t

maak 22

huiswerk

Onthouden

bouw en werking van een brandstofcel

2 halfreacties samen = verbrandingsreactie