Elektrochemie H15

• Instrumentele analyse
• MBO
• Studiejaar 2

Elektrochemie H15

Zoutbrug sluit de stroomkring

Zoutbrug voorkomt opbouw van lading

Zn→Zn​2+​​+2e​−​​

Cu​2+​​+2e​−​​→Cu

NO​3​−​​

K​+​​

Elektrolyse van water

2H​2​​O+2e​−​​→H​2​​+2OH​−​​

2H​2​​O→O​2​​+4H​+​​+4e​−​​

Wat is kathode kant?

1. Waar zuurstof wordt gevormd.
2. Waar waterstof wordt gevormd.

Welke elektrode is positief?

1. De elektrode waaraan zuurstof wordt gevormd.
2. De elektrode waaraan waterstof wordt gevormd.

Bij roestvorming fungeert ijzer als?

1. Kathode
2. Anode
3. Kathode en Anode
4. Geen van beiden

Galvanische cel

Zinkelektrode in oplossing van zinksulfaat

Koperelektrode in oplossing van kopersulfaat

Celnotatie

Halfreacties:

Dit is een oxidatie reactie dus de anode

Dit is een reductie reactie dus de kathode

Zn→Zn​2​​+2e​−​​

Cu​2+​​+2e​−​​→Cu

Geef de celnotatie van deze cel

1. Ag∣Pb​2+​​∣∣Ag​+​​∣Pb
2. Pb∣Ag​+​​∣∣Pb​2+​​∣Ag
3. Pb∣Pb​2+​​∣∣Ag​+​​∣Ag
4. Ag∣Ag​+​​∣∣Pb​2+​​∣Pb

We maken een cel gebaseerd op de volgende reactie. Geef de celnotatie

Zn+I​3​−​​→Zn​2+​​+3I​−​​

1. Pt∣I​3​−​​,I​−​​∣∣Zn​2+​​∣Zn
2. Zn∣Zn​2+​​∣∣I​3​−​​,I​−​​∣Pt

Wet van Nernst

V=V​0​​+​n⋅F​​R⋅T​​⋅ln​[C]​r​​⋅[D]​s​​​​[A]​p​​⋅[B]​q​​​​

Wet van Nernst: wanneer we niet voldoen aan de standaardomstandigheden:

pA+qB+ne​−​​→rC+sD

Vo= standaard

elektrodepotentiaal

R = gasconstante 8,314 J/K/mol

T = temperatuur (K)

n = aantal elektronen

F = constante van Faraday, 96485 C/mol

V=V​0​​+​n​​0,0591​​⋅log​[C]​r​​⋅[D]​s​​​​[A]​p​​⋅[B]​q​​​​

V=V​0​​+​n​​0,0591​​⋅log​[C]​r​​⋅[D]​s​​​​[A]​p​​⋅[B]​q​​​​

Eenvoudig voorbeeld: Bereken de elektrode spanning voor een halfcel met een Pt elektrode in een oplossing van jood en kaliumjodide. [I3-] = 0,010 mol/l; [I-] = 0,050 mol/l

I​3​−​​+2e​−​​→3I​−​​(V​0​​=+0,53V)

V=0,53+​2​​0,0591​​⋅log​[I​−​​]​3​​​​[I​3​−​​]​​

V=V​0​​+​2​​0,0591​​⋅log​[0,050]​3​​​​0,010​​=0,59V

Lastig voorbeeld: Bereken de elektrode spanning voor een halfcel met een Pt elektrode oplossing van aangezuurde permanganaat /mangaan oplossing met de volgende concentraties:

pH = 2, [Mn2+] = 0,050 mol/l, [MnO4-] = 0,020 mol/l

MnO​4​−​​+8H​+​​+5e​−​​→Mn​2+​​+4H​2​​O(+1,51V)

V=1,51+​5​​0,0591​​⋅log​[Mn​2+​​]​​[MnO​4​−​​]⋅[H​+​​]​8​​​​

V=1,51+​5​​0,0591​​⋅log​[0,050]​​[0,020]⋅[10​−2​​]​8​​​​=1,32V

S​4​​O​6​2−​​+2e​−​​→2S​2​​O​3​2−​​(+0,10V)

V=.....+​.....​​0,0591​​⋅log​.....​.....​​​​.....​.....​​​​

0,10 V

2e

2

S2O32-

S4O62-

1

2NO+2H​+​​+2e​−​​→N​2​​O+H​2​​O(+1,59V)

V=.....+​.....​​0,0591​​⋅log​.....​​.....​.....​​⋅.....​.....​​​​

1,59 V

2e

2

N2O

NO

2

H+

Welke Nernst vergelijking hoort bij de volgende halfreactie:

Elektrolyse

Elektrolyse

• Er is een verband tussen de stroomsterkte die je meet in de tijd en het aantal elektronen dat ze heeft verplaatst.
• Op basis van de halfreactie weet je dan ook hoeveel stof (mol) er heeft gereageerd.

Q = lading (C)

I = stroomsterkte (A)

t = tijd (s)

n = aantal elektronen

Q = lading (C)

F = constante van Faraday (96485 C/mol(e))

Q=I⋅t

n(e)=​F​​Q​​

Voorbeeld:

Er wordt gedurende 200 seconde koper gevormd. De stroomsterkte die wordt gemeten is gelijk aan 0,100 A. Hoeveel koper(mg) is neergeslagen?

• Q = I x t
• Q = 0,1 x 200 = 20 Coulomb
• n = Q/F
• n = 20/96485 = 0,21 mmol elektronen
• n (elektronen) : Cu
• 2 : 1
• n (Cu) = 0,10 mmol
• m = n x M
• m =0,10 x 63,55 = 6,6 mg

Cu​2+​​+2e​−​​→Cu

Voorbeeld:

Hoe groot moet de stroomsterkte zijn om in 2 minuten 10 mg Lood neer te slaan:

• n(Pb) = m/M
• n(Pb) = 10/207,2 = 0,048 mmol
• n(Pb) : n(e)
•        1    :  2
• n(e) = 0,097 mmol Let op mol invullen in de formule!!!
• Q = n x F     (n = Q/F)
• Q = 0,000097 x 96485 = 9,3 C
• I = Q/t            (Q = I x t)
• t = 2 min = 120 sec.
• I = 9,3/120 = 0,08 A

Pb​2+​​+2e​−​​→Pb

a. Hoeveel lading wordt er verplaatst bij een stroomsterkte van 100 mA gedurende 2 minuten?

b. Hoeveel mol elektronen zijn er dan verplaatst?

Hoeveel mol elektronen hebben zich verplaatst wanneer gedurende 100 s een stroomsterkte wordt gemeten van 1 A.

Hoeveel mg zilverionen kun je laten neerslaan met 2 mmol elektronen(transport)?

Hoeveel mg magnesium kun je neer slaan gedurende 3 minuten met 300 mA?