Eduqaleeromgeving
5 havoLeeromgeving Scheikunde · 5 havo H10 Redoxreacties
0%
Leeromgeving›Scheikunde›5 havo›H10 Redoxreacties›10.4a
Hoofdstuk 10 · Les 6 van 7

De elektrochemische cel

Leg je zink in een kopersulfaatoplossing, dan gaan de elektronen direct van zink naar de koperionen. Er komt alleen warmte vrij. Wil je de elektronen door een lampje laten lopen, dan moet je de oxidator en de reductor uit elkaar houden. Zo werkt een elektrochemische cel: chemische energie wordt omgezet in elektrische energie.

20 min

Na deze les kun je

  • de onderdelen van een elektrochemische cel noemen
  • aangeven welke elektrode positief en welke negatief is
  • uitleggen waarom een zoutbrug nodig is
  • beschrijven wat er gebeurt in een daniellcel

Dit weet je al

Halfreacties en totaalreacties (paragraaf 10.2 en 10.3).

Opbouw

Een elektrochemische cel bestaat uit: - twee halfcellen: in de ene reageert de reductor, in de andere de oxidator; - twee elektroden, verbonden met een stroomdraad; - een zoutbrug: een buisje met een elektrolyt (een opgelost zout in een gel). De ionen geleiden de stroom, maar elektronen kunnen er niet door.

elektrode daar reageert elektronen
negatief (minpool) de reductor worden afgestaan
positief (pluspool) de oxidator worden opgenomen

Bij stroomlevering lopen de elektronen door de stroomdraad van de negatieve naar de positieve elektrode: van de reductor naar de oxidator.

Een daniellcel. De elektronen lopen door de draad van de zinkelektrode (negatief) naar de koperelektrode (positief). De zoutbrug sluit de stroomkring.
Een daniellcel. De elektronen lopen door de draad van de zinkelektrode (negatief) naar de koperelektrode (positief). De zoutbrug sluit de stroomkring.

De daniellcel

In de daniellcel staat een zinkstaaf in een zinksulfaatoplossing en een koperstaaf in een kopersulfaatoplossing.

Bij de zinkelektrode (negatief):

Zn (s)→Zn2++2 e−\text{Zn (s)} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2\ \text{e}^-

Bij de koperelektrode (positief):

Cu2++2 e−→Cu (s)\text{Cu}^{2+} + 2\ \text{e}^- \rightarrow \text{Cu (s)}

De totaalreactie:

Zn (s)+Cu2+(aq)→Zn2+(aq)+Cu (s)\begin{aligned} &\text{Zn (s)} + \text{Cu}^{2+} (\text{aq}) \\ &\rightarrow \text{Zn}^{2+} (\text{aq}) + \text{Cu (s)} \end{aligned}

Als de cel een tijd stroom levert, zie je: - de blauwe kleur van de kopersulfaatoplossing wordt lichter (minder Cu²⁺); - de zinkelektrode wordt lichter (Zn gaat in oplossing als Zn²⁺); - de koperelektrode wordt zwaarder (Cu²⁺ wordt koper op de elektrode).

Waarom een zoutbrug?

Zonder zoutbrug ontstaat bij de zinkelektrode een overschot aan positieve ionen (er komt Zn²⁺ bij) en bij de koperelektrode een overschot aan negatieve ionen (Cu²⁺ verdwijnt). Dan stopt de stroom. Door de zoutbrug bewegen ionen die de ladingen weer in evenwicht brengen. Zo is de stroomkring gesloten.

✎Voorbeeld: welke elektrode is positief?

In een reddingsvest zit een batterij met een strip magnesium en een strip koper met koper(I)chloride. In zeewater treedt op:

Mg+2 CuCl→Mg2++2 Cu+2 Cl−\begin{aligned} &\text{Mg} + 2\ \text{CuCl} \\ &\rightarrow \text{Mg}^{2+} + 2\ \text{Cu} + 2\ \text{Cl}^- \end{aligned}

Is de magnesiumstrip de positieve of de negatieve elektrode?

  1. Mg wordt Mg²⁺: magnesium staat elektronen af.
  2. Magnesium is dus de reductor.
  3. De reductor reageert aan de negatieve elektrode: de magnesiumstrip is negatief.
!Plus en min

Onthoud: de reductor levert de elektronen, dus daar is de minpool. Elektronen stromen altijd van min naar plus door de draad.

Even controleren

Snap je het?

Welke energie-omzetting vindt plaats in een elektrochemische cel?

Waarom levert een cel geen stroom als de oxidator en de reductor direct met elkaar in contact zijn?

In de daniellcel wordt de oplossing in één halfcel steeds minder blauw. Bij welke elektrode is dat?

Waarom heeft een elektrochemische cel een zoutbrug nodig?

↗Hoe hangt dit samen?

In de volgende les zie je toepassingen: batterijen, oplaadbare accu's en brandstofcellen.

Klaar met deze les? Zet hem op gelezen; je voortgang staat rechtsboven.