Vrije enthalpie, elektrische energie, elektrochemische cellen
Spontaan verlopende redox reacties à hoogste vrije enthalpie (zeer negatieve ΔG waarden)
à vrije enthalpie omzetten in arbeid naar buitenwereld toe
Elektrochemie à chemie die gepaard gaat met elektrochemische cellen
Elektrochemische cel à Elektronenoverdracht van een redoxreactie kan gekoppeld worden
aan de omzetting van vrije enthalpie in elektrische energie, of
omgekeerd, door elektronenoverdracht te laten plaatsvinden in een
uitwendige stroomkring die gekoppeld is aan een chemisch systeem.
à Een elektrochemische cel bestaat uit een uitwendige elektrische
stroomkring en een chemisch bestanddeel dat één (of meerdere)
elektrolyt(en) houdende compartiment(en) moet bevatten.
à Ladingoverdracht in de uitwendige stroomkring door elektronen,
in de elektrolyten door ionen. Overgang gebeurt via elektroden in
elektrisch contact met beide.
Anode à elektrode waarop oxidatie plaatsvind
Kathode à elektrode waarop reductie plaatsvind1
• Batterijen (ook voltaïsche of galvanische cellen)
o Zet chemische energie (vrije enthalpie) om in elektrische energie
o Exoërgonische redox reactie (spontaan, ΔG < 0)
• Elektrolysecellen (ook accumulatoren)
o Zet elektrische energie om in chemische energie
o Endoërgonische redox reactie (niet spontaan, ΔG > 0)
1
Trucje: Oxidatie en Anode beginnen met klinkers, Reductie en Kathode met medeklinkers
2
, Elektrochemie
Batterijen – spontaan
Werking van een batterij
Voorwaarden:
1. Reductor en oxidator mogen niet in rechtstreeks fysisch contact staan met elkaar
Þ Twee redox paren apart laten voorkomen in twee aparte redox halfcellen
2. Elektronen overdracht moet doorheen een uitwendige stroomkring, van oxidatie
halfcel met anode (-) (elektronenbron) naar reductie halfcel met kathode (+)
(elektronenval)
3. Elektrische stroomkring moet gesloten zijn door een zoutbrug of poreuze
scheidingswand. Elektrolytcompartimenten moeten in elektrisch contact staan:
Þ Zoutbrug en de twee halfcellen moeten een steun elektrolyt bevatten
• Steunelektrolyt: zoutoplossing van voldoende hoge concentratie die
de elektrische geleidbaarheid tussen de elektrolytcompartimenten
verhoogt van de ene naar de andere elektrode. Is chemisch inert.
• Bv.: K2SO4, Na2SO4, KNO3, NaNO3
• Zorgt voor elektroneutraliteit binnen de kleinst mogelijke ruimte,
anders wordt elektronenafvoer uit de anode halfcel of
elektronentoevoer naar de kathode halfcel onmogelijk
3
, Elektrochemie
Bijvoorbeeld: koper-zinkcel (cel van Daniell)
Elektrolytcompartimenten bevatten naast Zn2+ en Cu2+ ook NO3-, afkomstig van in oplossing
gebrachte Zn(NO3)2 en Cu(NO3)2, alsook van de steunelektrolyt (NaNO3)
Elektronen vanuit zinkanode naar Elektronen vanuit uitwendige stroomkring
uitwendige stroomkring: naar kathode:
!"($) → !"!" (') + 2* # (+",-*) ./!" (') + 2* # (0+1ℎ,-*) → ./($)
Elektroneutraliteit: Elektroneutraliteit:
à Zn2+-ionen reageert met NO3—ionen à tekort aan positieve ladingen
afkomstig van zoutbrug gecompenseerd door Na+-ionen afkomstig
van zoutbrug
à ook elektroneutraliteit in zoutbrug
Eindige stroomsterkte à ontlading tot redox reactie chemische evenwichttoestand bereikt
Netto resultaat:
• Gewichttoename koperkathode • Gewichtafname zinkanode
• Daling concentratie Cu2+ in • Stijging concentratie Zn2+ in
elektrolyt kathodecompartiment elektrolyt anodecompartiment
• Daling concentratie steunelektrolyt in zoutbrug
• Elektronen stroom in uitwendige stroomkring
Anionenstroom in wijzerzin en kationenstroom in tegenwijzerzin in elektrolyt
(aangenomen dat de anode halfcel links weergegeven wordt)
Elektronenflux à van anode naar kathode, vergelijkbaar met waterval
4
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller lindaza. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $4.86. You're not tied to anything after your purchase.
