11.2 Corrosie en 11.3 De elektrochemische cel

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 5

Par 11.3 Redoxreacties

11.2 Corrosie

Hoe voorkomen we corrosie?

1. Afdekken van metaal met vet, verf, lak, plastic 

2. Bewust vormen van een oxide laagje 

Oxidelaagje

- Oxide = zuurstof 

Ontstaat doordat metalen reageren met zuurstof

Dit oxidelaag bescherm het metaal tegen corrosie = niet poreus

Bij beschadiging ontstaat er snel weer een nieuw laagje dus het blijft beschermen 

Hoe voorkomen we corrosie?

1. Afdekken van metaal met vet, verf, lak, plastic 

2. Bewust vormen van een oxide laagje 

3. Afdekken met een ander metaal = opofferingsmetaal  

Je zoekt een metaal dat een sterkere reductor is dan het metaal dat je wil beschermen 

Opofferingsmetalen

• Een opofferingsmetaal is een metaal dat reactiever is dan een ander metaal (sterkere reductor).
• Hierdoor offert hij zichzelf op om het andere metaal te beschermen.
• Voorbeeld: blokjes Zn op schepen

Vragen uit 11.1 & 11.2?

Practicums uitvoeren Redoxreacties 

 Experiment:   Kopersulfaat en ijzer

Uitleg redoxreacties

De Cu²⁺ ionen verdwijnen uit de oplossing en er ontstaat een laagje koper op het ijzer.

Cu²⁺(aq)  wordt  Cu(s)

De koperionen raken hun lading kwijt dat kan alleen als de koperionen elektronen opnemen.

Cu²⁺(aq) + 2e-  --> Cu (s)

Uitleg redoxreacties

Je kunt met bloedloogzout aantonen dat er Fe²⁺ ionen ontstaan.

Fe(s) wordt  Fe²⁺ (aq)

De ijzerionen kunnen alleen ontstaan door elektronen of te geven.

Fe(s) -->  Fe²⁺(aq) + 2e-

Oxidator en reductor

Oxidator: Deeltje dat bij een reactie elektronen opneemt

Reductor: Deeltje dat bij een reactie elektronen afstaat.

Er is sprake van halfreacties, deze staan in binas 48.

Stappenplan redoxreactie

1. Noteer de aanwezige deeltjes
2. Zoek uit welke oxidator en welke reductor kunnen zijn.
3. Kies de oxidator (hoogste) en reductor (laagste)
4. Neem de halfreacties over (let op reductor andersom).
5. Maak de elektronen kloppend.
6. Tel de halfreacties op.
7. Schoon op (indien nodig) en controleer.

Gebruik Binas tabel 48

Halfreacties optellen

Oxidator: Cu²⁺(aq) + 2e-  --> Cu (s)

Reductor: Fe(s) --> Fe²⁺(aq) + 2e-

-----------------------------------------------------------------------

Totale reactie: Cu²⁺(aq) + Fe(s) --> Cu(s) + Fe²⁺(aq)

Dit is een RED-OX reactie

Fe (s)              +             Cu2+             --> Fe2+  + Cu

staat e- af               neemt e- op

       =                                     =

REDuctor                 OXidator

Gebruik Binas tabel 48

Werkwijze opstellen redoxreactie

Zoutzuur         en         magnesium

(H+ (aq) + Cl- (aq))              Mg (s)

Binas 48 

Zoutzuur en magnesium

1.   Schrijf op welke stoffen aanwezig zijn:

       H⁺(aq) / Cl-(aq) / Mg(s)

2.   Kijk in binas 48 of het een reductor of oxidator is.

3.    H⁺(aq) oxidator

       Cl^-(aq) reductor en  Mg(s) reductor

 We laten water even buitenbeschouwing.

Binas 48 

Zoutzuur en magnesium

4.   Kies de sterkste reductor (staat het laagst in de tabel)

       Mg(s) is sterkste de reductor

5.   Kies de sterkste oxidator (staat het hoogst in de tabel)

       H+(aq) is sterkste de oxidator

6.    Controleer of oxidator hoger staat dan reductor, is dit het                 geval dan ontstaat er een reactie.

Zoutzuur en magnesium

7.  Schrijf de halfreactie van de reductor op van rechts naar links

      Mg(s) --> Mg²⁺(aq) + 2e-

8. Schrijf de halfreactie van de oxidator op van links naar rechts.

      2H⁺(aq) + 2e- --> H₂ (g)

Zoutzuur en magnesium

9.    Tel de halfreacties op:

        Mg(s) --> Mg²⁺(aq) + 2e-

         2H⁺(aq) + 2e- --> H₂ (g)

        -----------------------------------------------

        Mg(s) + 2H⁺(aq) --> Mg²⁺(aq) + H₂(g)

Edele en onedele metalen

Corrosie aantasting van metalen door zuurstof en water.

Metalen die gemakkelijk corroderen zijn ijzer, magnesium, zink, aluminium en lood.

Soms kan het oxidelaagje een beschermende laag vormen, hierdoor is de rest van het metaal afgeschermd van zuurstof en water.

De edele metalen worden niet door water en zuurstof aangetast.

 Het zijn Au, Ag en Pt (is mooi he ;-)). 

Check: Stel de redoxreactie op van:
Al (s) + ZnCl2-oplossing

Aan de slag met practica!

Aan de slag

H: 24

B: 17 t/m 19, 21 t/m 23, 25 t/m 27

V: 28, 29

Wat is corrosie? Oxidatie reactie! Roesten!

Het aantasten van metalen door zuurstof en water

Onedele metalen roesten wel

Edele metalen roesten niet

Hoe kan je het tegen gaan?

Door afsluiten van contact met water en zuurstof

Door verf, glas, vet of een ander metaal dat zelf een oxide laagje vormt

Corrosie van ijzer / redoxreactie

Red:                      Fe --> Fe²⁺ + 2e-                                     2x

Ox:                        O₂ (g) + H₂O(l) + 4e^- --> 4 OH^-           1X

----------------------------------------------------------------

                           2Fe(s) + O2 (g) + H2O(l)  --> 2 Fe²⁺ + 4 OH^-

Geef de vergelijkingen van:
Vast zink in een koper(II)bromide oplossing.

Uitwerking:

Zn (s) / Cu²⁺(aq) / Br-(aq)

Zn(s) reductor / Cu²⁺ (aq) oxidator / Br^-(aq) reductor

Sterkste reductor Zn(s) / sterkste oxidator Cu²⁺(aq)

Zn(s) --> Zn²⁺(aq) + 2e-

Cu²⁺(aq) + 2e- --> Cu(s)

Zn(s) + Cu²⁺(aq) --> Cu(s) + Zn²⁺ (aq)

11. 3 De elektrochemische cel 

Elektrochemische cel

In deze cel vindt een redoxreactie plaats.

Oxidator: Cu2+(aq)

Reductor: Zn(s)

De zoutbrug zorgt voor de verbinding tussen de twee oplossingen, de zoutbrug bevat vrije ionen, deze zorgen voor het lading transport.

Redoxreactie

Zn(s) --> Zn²⁺ + 2e-

Cu²⁺ + 2e- --> Cu(s)

Reductor: negatieve pool

Oxidator: positieve pool

Belangrijk

Er zijn twee soorten elektroden:

1. Elektroden die mee reageren (zoals bij de voorbeeld cel) en 

2. Onaantastbare elektroden (Pt en C)

Onderdelen elektrochemische cel

1) twee gescheiden halfcellen (één voor
    oxidator en één voor reductor) met
    elektrolyt (elektrisch geleidende
    oplossing

2) een elektrode (elektrisch geleidend
    materiaal) in elke halfcel

3) verbinding (stroomdraad) tussen
     elektroden

4) zoutbrug (gevuld met zoutoplossing)

De zoutbrug zorgt er dus voor dat beide oplossingen elektrisch neutraal blijven

vaak van een (edel)metaal of grafiet

Practicum 7: Fruitcellen 

Aan de slag

Maak 29 en 30. 

Daarnaast alles wat nog niet gelukt is.