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
Les avantages d'acheter des résumés chez Stuvia:
Qualité garantie par les avis des clients
Les clients de Stuvia ont évalués plus de 700 000 résumés. C'est comme ça que vous savez que vous achetez les meilleurs documents.
L’achat facile et rapide
Vous pouvez payer rapidement avec iDeal, carte de crédit ou Stuvia-crédit pour les résumés. Il n'y a pas d'adhésion nécessaire.
Focus sur l’essentiel
Vos camarades écrivent eux-mêmes les notes d’étude, c’est pourquoi les documents sont toujours fiables et à jour. Cela garantit que vous arrivez rapidement au coeur du matériel.
Foire aux questions
Qu'est-ce que j'obtiens en achetant ce document ?
Vous obtenez un PDF, disponible immédiatement après votre achat. Le document acheté est accessible à tout moment, n'importe où et indéfiniment via votre profil.
Garantie de remboursement : comment ça marche ?
Notre garantie de satisfaction garantit que vous trouverez toujours un document d'étude qui vous convient. Vous remplissez un formulaire et notre équipe du service client s'occupe du reste.
Auprès de qui est-ce que j'achète ce résumé ?
Stuvia est une place de marché. Alors, vous n'achetez donc pas ce document chez nous, mais auprès du vendeur lindaza. Stuvia facilite les paiements au vendeur.
Est-ce que j'aurai un abonnement?
Non, vous n'achetez ce résumé que pour €4,49. Vous n'êtes lié à rien après votre achat.
