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
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, creditcard of Stuvia-tegoed voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper lindaza. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €4,49. Je zit daarna nergens aan vast.
