Stroomsterkte electrochemische cel

[Nesta]

Hallo allemaal,

ik heb een dringend vraagje over een batterij. Namelijk hoe bereken ik daar de stroomsterkte van... Ik weet dat het te maken heeft met de redox-reactie die optreedt in de halfcellen, en dat je aan de halfreacties kunt zien hoeveel elektronen er over gedragen worden. Laten we als voorbeeld een batterij nemen die elektroden van zink en koper bevat, in een oplossing van kopersulfaat en zinksulfaat. De halfreacties zijn dan:

reductor: Zn (s) --> 2 e- + Zn2+

oxidator: 2e- + Cu2+ --> Cu (s)

In de eerste reactie worden er 2 elektronen overgedragen, dus 2 mol elektronen?

In de tweede reactie worden er ook 2 elektronen overgedragen, dus in totaal 4 mol elektronen?

Dan moet ik gaan rekenen met de constante van Faraday: F= 6,002*10^23 X q

En dan weet je F, en dan?

Alvast bedankt!

Groetjes

[robj]

In de eerste reactie worden er 2 elektronen overgedragen, dus 2 mol elektronen?

In de tweede reactie worden er ook 2 elektronen overgedragen, dus in totaal 4 mol elektronen?

Misschien helpt het als je in plaats van voor beide helften van de batterij te spreken van "elektronen overdragen" het volgende zegt:

Aan de zink-elektrode worden door elk reagerend zink-atoom twee elektronen afgestaan (aan de zinkelektrode), dus voor 1 mol zink is dat 2 mol elektronen.

Die elektronen lopen via de aansluitingen van de cel (bv een lampje of een weerstand) buitenom naar de koperelektrode. Daar worden ze via de koperelektrode door de koperionen opgenomen: per koperion 2 elektronen, dus voor de 1 mol zinkatomen die hebben gereageerd en die 2 mol elektronen hebben geproduceerd neemt er 1 mol koperionen in totaal dezelfde 2 mol elektronen op.

Anders gezegd: als er 1 mol zink reageert, lopen er 2 mol elektronen door het lampje en reageert er 1 mol koperionen. De stroomsterkte door de draad wordt bepaald door de 2 mol elektronen die door het lampje loopt. De totale lading van die 2 mol elektronen bereken je inderdaad met de constante van Faraday, dan heb je het aantal Coulomb dat is gepasseerd. Nu moet je nog weten in hoeveel seconden dat gebeurt, zodat je het aantal Coulomb per seconde (= Ampère) kunt berekenen.

[Nesta]

Misschien helpt het als je in plaats van voor beide helften van de batterij te spreken van "elektronen overdragen" het volgende zegt:

Aan de zink-elektrode worden door elk reagerend zink-atoom twee elektronen afgestaan (aan de zinkelektrode), dus voor 1 mol zink is dat 2 mol elektronen.

Die elektronen lopen via de aansluitingen van de cel (bv een lampje of een weerstand) buitenom naar de koperelektrode. Daar worden ze via de koperelektrode door de koperionen opgenomen: per koperion 2 elektronen, dus voor de 1 mol zinkatomen die hebben gereageerd en die 2 mol elektronen hebben geproduceerd neemt er 1 mol koperionen in totaal dezelfde 2 mol elektronen op.

Anders gezegd: als er 1 mol zink reageert, lopen er 2 mol elektronen door het lampje en reageert er 1 mol koperionen. De stroomsterkte door de draad wordt bepaald door de 2 mol elektronen die door het lampje loopt. De totale lading van die 2 mol elektronen bereken je inderdaad met de constante van Faraday, dan heb je het aantal Coulomb dat is gepasseerd. Nu moet je nog weten in hoeveel seconden dat gebeurt, zodat je het aantal Coulomb per seconde (= Ampère) kunt berekenen.

Oke dat is al een stuk duidelijker!

Dus:

1 Farady = totale lading van één mol elektroken = (ongeveer) 96500 C

Dus de lading van 2 mol elektronen is dus 193000 C?

En dan krijg je dus de tijd die de batterij daarover doet gegeven neem ik aan?

[robj]

Hoe je het ook wendt en keert, om de stroomsterkte uit te rekenen heb je zowel de lading als de tijd nodig. Die gegevens kunnen op allerlei manieren in de opgave verpakt zitten.

Bijvoorbeeld: Na 4 uur blijkt de koperelektrode 0,5 g in gewicht te zijn toegenomen. Bereken de (gemidelde) stroomsterkte.

Hier zit de hoeveelheid lading 'verstopt' in de opgave.

Oplossing: er is in 8 uur 0,5 g koper gevormd, dat is 0,5/18,1 = 0,0276 mol koper. Per 1 mol koper 2 mol elektronen, dus is er 2 x 0,0276 = 0,0552 mol elektronen gepasseerd. Dat is een lading van 0,0552 x 96500 = 5331 Coulomb gedurende 4 uur (dat is 4 x 3600 = 14400 seconden).

Per seconde is er 5331/14400 = 0,370 C gepasseerd, oftewel de gemiddelde stroomsterkte was 0,370 A (of 370 mA).

PS: Ik heb in dit voorbeeld niet gekeken naar het aantal significante cijfers. Dat moet eigenljk wel.

[Nesta]

Hoe je het ook wendt en keert, om de stroomsterkte uit te rekenen heb je zowel de lading als de tijd nodig. Die gegevens kunnen op allerlei manieren in de opgave verpakt zitten.

Bijvoorbeeld: Na 4 uur blijkt de koperelektrode 0,5 g in gewicht te zijn toegenomen. Bereken de (gemidelde) stroomsterkte.

Hier zit de hoeveelheid lading 'verstopt' in de opgave.

Oplossing: er is in 8 uur 0,5 g koper gevormd, dat is 0,5/18,1 = 0,0276 mol koper. Per 1 mol koper 2 mol elektronen, dus is er 2 x 0,0276 = 0,0552 mol elektronen gepasseerd. Dat is een lading van 0,0552 x 96500 = 5331 Coulomb gedurende 4 uur (dat is 4 x 3600 = 14400 seconden).

Per seconde is er 5331/14400 = 0,370 C gepasseerd, oftewel de gemiddelde stroomsterkte was 0,370 A (of 370 mA).

PS: Ik heb in dit voorbeeld niet gekeken naar het aantal significante cijfers. Dat moet eigenljk wel.

Dankjewel voor de uitleg ik snap het helemaal nu :eusa_whistle: !

[robj]

Dankjewel voor de uitleg ik snap het helemaal nu :eusa_whistle: !

Graag gedaan. Alweer een tevreden bezoeker van het wetenschapsforum dus. Zegt het voort!

[robj]

Oplossing: er is in 8 uur 0,5 g koper gevormd, dat is 0,5/18,1 = 0,0276 mol koper.

Een tikfoutje in mijn eerdere antwoord: de '8 uur' moet '4 uur' zijn.

[Mimbosa]

Weet iemand wat robj in bericht #4 bedoelt met 18,1?

Moet dit niet de atoommassa zijn?

Heeft iemand hier anders wat uitleg voor? Want waar hij die 18,1 vandaan haalt is mij een raadsel.

[robj]

Weet iemand wat robj in bericht #4 bedoelt met 18,1?

Moet dit niet de atoommassa zijn?

Heeft iemand hier anders wat uitleg voor? Want waar hij die 18,1 vandaan haalt is mij een raadsel.

Verdorie je hebt helemaal gelijk, die 18,1 moet de atoommassa van koper 63,55 zijn. Ernstige fout!

De uitleg wordt hiermee als volgt:

Om de stroomsterkte uit te rekenen heb je zowel de lading als de tijd nodig. Die gegevens kunnen op allerlei manieren in de opgave verpakt zitten.

Bijvoorbeeld: Na 4 uur blijkt de koperelektrode 0,5 g in gewicht te zijn toegenomen. Bereken de (gemidelde) stroomsterkte.

Hier zit de hoeveelheid lading 'verstopt' in de opgave.

Oplossing: er is in 4 uur 0,5 g koper gevormd, dat is 0,5/63,55 = 0,00787 mol koper. Per 1 mol koper 2 mol elektronen, dus is er 2 x 0,00787 = 0,0157 mol elektronen gepasseerd. Dat is een lading van 0,0157 x 96500 = 1518 Coulomb gedurende 4 uur (dat is 4 x 3600 = 14400 seconden).

Per seconde is er 1518/14400 = 0,105 C gepasseerd, oftewel de gemiddelde stroomsterkte was 0,105 A (of 105 mA).

Dank voor de terechte opmerking!

[Mimbosa]

Dank voor de terechte opmerking!

En dank u voor de snelle goedmaking!