10.4 elektrochemische cellen

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 5

redoxreactie opstellen

1. - alle beginstoffen noteren (let op signaalwoorden aangezuurd (H+), oplossing (H2O), basisiche omgeving (OH-)
2. zoek in tabel 48 de sterkste reductor en de sterkste oxidator
3. schrijf de halfreacties op
4. maak de elektronen aan elkaar gelijk
5. tel de reacties op en streep weg wat aan beide kanten van de pijl staat.

Als ik een draadje koper in een oplossing van zilvernitraat leg ontstaan er zilverkristallen op de draad en koper(II)ionen in de oplossing
geef de reactie:

uitwerking

1. beginstoffen zijn: Cu (s), Ag⁺(aq) , NO₃^-(aq) en H₂O(l), want in oplossing
2.  Binas 48 geeft als sterkste reductor (eerste van onder)
3. 
   

en als sterkste oxidator (eerste van boven)

* NO3- staat hier wel boven, maar er is geen H+ aanwezig

totaalreactie opstellen

3. Cu (s) --> Cu²⁺_(aq) + 2 e^-  

Ag⁺ _(aq) + e^- --> Ag (s)

4. om bij beide reacties 2 e- te krijgen moet je de 2e reactie 2 x nemen. dus:  2Ag⁺ + 2e^- --> 2Ag (s)

5. optellen en wegstrepen geeft:

Cu(s) + 2Ag⁺_(aq) --> Cu ²⁺ _(aq) + 2Ag (s)

leerdoelen

• Je leert de werking van een elektrochemische cel.
  
• Je leert wat er op microniveau in batterijen gebeurt.
  
• Je leert wat een brandstofcel is.
  
• Je leert hoe elektrolyse wordt gebruikt om batterijen op te laden.

elektrochemische cel

toepassing van electrochemie: electrochemische cellen, batterijen, accu's brandstofcellen

redox = electronenoverdracht

als je deze electronen door een draadje laat lopen, dan heb je stroom !

een elektrochemische cel bestaat uit 2 halfcellen, die verbonden zijn met een draad en een zoutbrug (stroomkring gesloten)

bouw van een electrochemische cel

* onthoud de reductor bevind zich aan de negatieve electrode, de oxidator aan de positieve (electronen lopen tegen de stroomrichting in!)

voorbeeld: danielcel

negatieve electrode:

Zn(s) --> Zn²⁺ + 2e^- 

positieve electrode:

Cu²⁺ + 2 e^-  --> Cu (s)

totaalreactie:

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

oplaadbare batterijen

Na verloop van tijd is de batterij 'leeg' er zijn geen deeltje meer die electronen kunnen afstaan of opnemen.

oplossing oplaadbare baterijen!

Als een batterij stroom levert bevindt de oxidator zich aan de ...

1. plus-pool
2. min-pool

Als een batterij stroom oplaadt bevindt de oxidator zich aan de ...

1. plus-pool
2. min-pool

opladen

Bij opladen wordt stroom gebruikt om de beginstoffen weer terug te krijgen (electrolyse).

Hierbij loopt de electronenstroom dus de 'andere' kant op, de electronen gaan als het ware weer terug

- reactie is dus andersom!

Let bij een vraag op woorden als: opladen, stroom leveren, de batterij wordt aan een lader/stroom geplaatst etc

Bij stroom leveren vindt de volgende half-reactie plaats (neg pool): Pb (s) + SO4⁠2− → PbSO4 (s) + 2 e−
geef de reactie bij de negatieve pool als de batterij wordt opgeladen.

brandstofcel

Een brandstofcel is kleiner en minder zwaar dan een 'traditionale batterij'

Een brandstofcel is een elektrochemische cel waarbij in de ene halfcel continu zuurstof, de oxidator, wordt geleid. In de andere halfcel reageert een brandstof, dit is de reductor.

methanolbrandstofcel

Positieve elektrode:

O₂ (g) + 4 H⁺ + 4 e⁻ → 2 H₂O (l)

Negatieve elektrode:

CH₃OH + H₂O (l) → CO₂ (g) + 6 H⁺ + 6 e⁻

totaal:

2 CH₃OH (aq) + 3 O₂ (g) → 2 CO₂ (g) + 4 H₂O (l)

je kunt nu

uitleggen wat een elektrochemische cel is en in de cel de reductor, oxidator, positieve elektrode, negatieve elektrode en de richting van de elektronenstroom aangeven;  (opgave 24)
 uitleggen wat de functie van het elektrolyt in een elektrochemische cel is; 
uitleggen op microniveau welk proces in batterijen plaatsvindt;
 uitleggen op microniveau wat het verschil is tussen oplaadbare en niet-oplaadbare batterijen; (opgave 26)
uitleggen welk proces verloopt bij het opladen van batterijen; (opgave 31)
uitleggen wat een brandstofcel is. (opgave 36)