Hoe werkt deze azijnaccu?

[Shal-Ziar]

Ik moet voor mijn natuurkunde Po een accu hebben waarmee ik de zuurgraad kan variëren. Het is namelijk de bedoeling dat ik kan aantonen dat het niet uitmaakt welke zuurgraad er in de accu zit omdat de totale geleverde energie gelijk moet zijn, of niet (het is mijn hypothese).

Helaas heb ik op mijn school niet iemand die de kennis heeft om mij dit goed uit te leggen. Ik hoop dat hier wel iemand is die me dit kan vertellen. Ik probeer op dit moment de onderstaande accu te maken.

<object width="425" height="350"></param></param><embed src="" type="application/x-shockwave-flash" wmode="transparent" width="425" height="350"></embed></object>

Ik ga vier van deze cellen maken, twee met puur azijn (merk Plus natuurazijn), en twee met een 10 of 5keer verdunning (ik denk dat tien handiger is dan kom ik beter uit met de pH=log H+ formule, immers 10 keer verdunnen is ph 1 omhoog).

Wat ik nu tot nog toe weet is dat de batterij werkt dmv het potentiaal verschil tussen het koper en het zink, echter het fijne is mij onbekend.

Bij voorbaat dank

[Fred F.]

Een koper-zink batterij, want dat is jouw accu in feite, is de oudste batterij ter wereld. Niet erg origineel dus.

De eerste was de beroemde Zuil van Volta uit het jaar 1800.

Het internet staat stampvol met voorbeelden van deze huis-tuin-en-keuken batterij in allerlei vormen. Google maar eens met copper zinc battery.

[Phys]

Het is misschien een PO Natuurkunde, maar het riekt toch wel erg naar Scheikunde. Verplaatst naar het vakforum.

~Toon: Titel ook even aangepast. (niet inhoudelijk)

[Nikos]

Hoi,

Je wilt dus gaan onderzoeken of de zuurtegraad iets doet met je batterij.

Maar wat als je er achter komt dat het boven een bepaalde pH niet meer werkt wil je dan ook weten waardoor dat komt?

Misschien is het dan slimmer om eerst eens uit te zoeken hoe een batterij werkt.

Als je weet hoe een batterij werkt kan je ook een beter proef verzinnen.

Want als je gelijk 10x wil verdunnen misschien werkt het dan wel helemaal niet. Verdun het eerst eens 2x(of minder) en kijk wat er gebeurt.

[Benm]

Volgens mij is de aanname overigens niet correct voor dit type cel... als ik me niet vergis is de ene halfreactie welliswaar Zn/Zn-- , maar de andere H2/H+, niet Cu--/Cu. Dat zou dus betekenen dat de batterij zijn zuur verbruikt en daarmee hangt het er maar vanaf of het zuur of het zink in overmaat aanwezig is wat de bepalende factor is.

[ToonB]

ik ben in de war met je notatie van stelsels. Ook in een andere topic.

Misschien is het een andere vorm van notatie die ik niet ken, maar:

Bestaat Zn-- zelfs ? Zn komt toch in de vorm van Zn²⁺

En het zou dan om de stelsels Zn/Zn²⁺ gaan en daarnaast H₂/2H⁺

Ik heb alleszins nog nooit van een negatieve koper gehoord, maar mss is dit een notatievorm ?

[Benm]

Nah, dat zijn mijn dikke vingers die - ipv + intikken

De reacties zijn uiteraard met de positieve ionen, in de vorm van Zn / Zn++ + 2e-

[hzeil]

De cel die we op het filmpje zien is een slecht werkende zink-zuurstof cel. Opgeloste zuurstof wordt aan het koper gereduceerd. Het azijnzuur doet niet mee aan de redoxreakties. Maar speelt wel een rol in de zuur-base huishouding van de cel. Daarnaast is het maar een heel matige electrolytische geleider omdat het een zwak zuur is dat weinig ionen levert. Ook de geometrie van de cel is ongunstig. De cylinder diffusie rondom de electroden veroorzaakt een sterke concentratiepolarisatie bij stroomdoorgang. Er zijn dus meerdere samenwerkende ongunstige faktoren aan de orde.

We leren hiervan dat een zink-koper cel in 4% azijnzuur onbelast wel een aardige celspanning kan leveren, bijna 1 volt.

Maar zelfs twee cellen in serie kunnen niet een lampje laten branden. De zuurstofvoorziening aan de koperelectrode is volkomen ontoereikend daarvoor. Ook aan het zink wordt er wel wat zuurstof weggenomen. Het zuurstofprobleem is er de hoofdoorzaak van dat de cel niet kan presteren. Bij een geringe belasting wordt de cel sterk gepolatiseerd en daalt de klemspanning tot bijna nul volt. In echte cellen werkt men meestal niet met opgeloste, moleculaire zuurstof. Als de cel vermogen moet leveren neemt men oxyden als kathodische depolarisator, bijv. looddioxyde of mangaandioxyde.

Het produkt van klemspanning en geleverde stroom is het vermogen dat de cel levert. Echter, in kleine knopcellen in horloges werkt men wel met zuurstof uit de lucht. Dat kan daar omdat er maar heel weinig vermogen nodig is voor een horloge.

In deze cel doet het azijnzuur niet mee in de chemische celreakties. Dat is anders bij de loodaccu waarbij het zwavelzuur wel meedoet omdat het op beide platen als loodsulfaat wordt gebonden als de accu stroom levert.

Van Uw azijnaccu kun je dus leren waarom hij het niet doet.

[Shal-Ziar]

hmm, dus het koper neemt de twee e- op die het zink afstaat (dit door de invloed van het zuur). Hieruit kan ik dan concluderen dat de Reactiesnelheid afhangt van de concentratie van het zuur en de oppervlakte van het koper/zink.

[hzeil]

Neen, het koper neemt geen electronen op. Dat doet, chemisch bekeken, de zuurstof. Het koper is uitsluitend een (metallische) electronen geleider die electronen aanvoert om de zuurstof te kunnen reduceren. In plaats van koper zou je ook goud, zilver of platina kunnen nemen als dat niet zo duur zou zijn. Het metaal koper komt dus in de reaktievergelijkingen niet voor. Evenmin koperionen.

[Benm]

Het koper kan geen electronen opnemen, dat is feitelijk het probleem. In bij een daniel-cel waarbij koper in een oplossing van kopersulfaat en zink in zinksulfaat hangt, kan dit wel. De oplossingen worden dan verboden middels een zoubrug voor electrische geleiding. In die situatie krijg je bij het koper dus

Cu++ (van het kopersulfaat) + 2e- --> Cu (groeit aan op de electrode).

en aan de andere kant

Zn (van de electrode) --> Zn++ ('extra' in de zinksulfaat oplossing) + 2e-

De e- lopen via de belasting, en de sulfaat en zinkionen in de zoutbrug om de cirkel rond te maken.

[Shal-Ziar]

Neen, het koper neemt geen electronen op. Dat doet, chemisch bekeken, de zuurstof. Het koper is uitsluitend een (metallische) electronen geleider die electronen aanvoert om de zuurstof te kunnen reduceren. In plaats van koper zou je ook goud, zilver of platina kunnen nemen als dat niet zo duur zou zijn. Het metaal koper komt dus in de reaktievergelijkingen niet voor. Evenmin koperionen.

dus de reactie gaat iets als

Zi->Zi--+2e-

2e-+2O->2O-

Waardoor de zink kant negatief wordt (staat elektronen af), en de koper kant positief, omdat daar de elektronen met zuurstof binden.

[hzeil]

Het is een beetje anders:

Als de cel een stroompje levert is de anodereaktie: Zn ----) Zn(2+) + 2e(-).

De kathodereaktie is dan: O(2) + 2e(-) + 2H2O ---) 2 OH (-) + H2O2.

Het waterstofperoxyde ontleedt hierbij tot water en zuurstof waarna bovenstaande reaktie nog een keer verloopt.

Vier electronen per zuurstofmolecule ineens is te moeilijk. Daarom gaat het via twee maal twee electronen en waterstofperoxyde als tussenprodukt.

Het is een beetje anders:

Als de cel een stroompje levert is de anodereaktie: Zn ----) Zn(2+) + 2e(-).

De kathodereaktie is dan: O(2) + 2e(-) + 2H2O ---) 2 OH (-) + H2O2.

Het waterstofperoxyde ontleedt hierbij tot water en zuurstof waarna bovenstaande reaktie nog een keer verloopt.

Vier electronen per zuurstofmolecule ineens is te moeilijk. Daarom gaat het via twee maal twee electronen en waterstofperoxyde als tussenprodukt.

[Shal-Ziar]

Heel erg bedankt het is al een stuk duidelijker nu.

[Shal-Ziar]

Kort vraagje erbij nog, Mijn gegalvaniseerde spijkers waren magnetisch toen ze uit het azijn kwamen, hoe komt dat?