uitleggen dat stroomgeleiding in een oplossing door middel van vrije ionen plaatsvindt,
uitleggen dat stroomgeleiding in een metaaldraad door middel van vrije elektronen plaatsvindt,
basale redoxreacties opstellen en kloppend maken.
Na hoofdstuk 6 kun je:
een elektrochemische cel schematisch weergeven in een tekening,
de begrippen halfcel, zoutbrug, elektrolyt en stroomkring gebruiken en uitleggen,
de reactievergelijkingen die aan de elektroden plaatsvinden opstellen, en aangeven welke de positieve elektrode is en welke de negatieve,
de massaveranderingen van de elektroden berekenen,
aangeven wat een onaantastbare elektrode is,
berekeningen uitvoeren met behulp van de wet van Faraday,
voorbeelden geven van diverse elektrochemische cellen, en uitleggen hoe een Galvanische cel, de loodaccu en een brandstofcel werken.
6.1 Survival Challenge Intro
Een batterij voor het noodsignaal
Het is je gelukt om het radiobaken uit de staart van het vliegtuig te krijgen. Helaas werkt dit baken normaal op de accu die nu wegens kortsluiting niet meer werkt. Het in het baken ingebouwde noodbatterijtje is in dit oude toestel, en door de jarenlange tropische temperaturen al lang niet meer geladen. Kortom, je hebt helaas een baken in handen dat zo dood is als een pier.
Je gaat in dit hoofdstuk leren hoe je zelf een make-shift batterij kunt bouwen om het radiobaken van stroom te voorzien, zodat je toch een noodsignaal kunt uitzenden.
6.2 Theorie
Elektrochemische cel
Bij redoxreacties vindt elektronenoverdracht plaats. Ook in een (gesloten) stroomkring verplaatsen elektronen zich, bijvoorbeeld door een koperdraad. In beide gevallen zijn elektronen in beweging. Zou het mogelijk zijn om met een redoxreactie elektrische stroom op te wekken? Ja, dat is mogelijk, maar daarvoor moet je de elektronen wel even 'om de tuin leiden'.
Om te beginnen moet je er voor zorgen dat de reductor niet direct in contact kan komen met de oxidator. Dit kun je doen door te werken met twee gescheiden compartimenten die met elkaar in verbinding staan via een poreuze wand of een zogenaamde zoutbrug. Een zoutbrug is een glazen buis die zorgt dat de stroomkring tussen de twee compartimenten gesloten is. De meeste zoutbruggen bestaan uit een zout (bijvoorbeeld NaNO3) dat is opgelost in een gel. Dat maakt dat de ionen in een zoutbrug wel kunnen bewegen maar niet al te snel. Vervolgens moet je er nog voor zorgen dat de elektronen die de reductor afstaat terecht komen bij de oxidator. Hiervoor gebruik je natuurlijk een stroomdraad. Er zal dan een stroompje gaan lopen.
Een hele bekende chemische cel is de Daniëll-cel uit 1836, vernoemd naar de Engelse uitvinder John Daniëll (1790 – 1845). Een verzamelnaam voor elektrochemische cellen die op een soortgelijke manier werken is galvanische cel.
Bekijk de onderstaande video.
Bekijk met onderstaande applet de verschillende onderdelen van de redoxreactie. Let op, het laden van dit applet kan een minuutje duren
6.3 Oefenen
Voltage
Bekijk de onderstaande opstelling.
E1 is de elektrode van een standaard halfcel Pb(s) | Pb 2+(aq) met V0 = – 0,13 Volt
E2 is de elektrode van een standaard halfcel Cu(s) | Cu 2+(aq) met V0 = + 0,34 Volt
E3 is de elektrode van een standaard halfcel Cd(s) | Cd 2+(aq) met V0 = – 0,40 Volt
E4 is de elektrode van een standaard halfcel Zn(s) | Zn 2+(aq) met V0 = – 0,76 Volt
De elektroden E2 en E3 worden via metaaldraden met elkaar verbonden, terwijl de elektroden E1 en E4 via metaaldraden worden verbonden met een spanningsmeter (voltmeter).
6.4 Experimenteel
Demonstratiepracticum
De docent demonstreert de Daniell-cel zoals die in de animatie van paragraaf 6.2 is weergegeven.
Zelfbouw batterij
Print dit voorschrift en voer het uit. Beschrijf je bevindingen nauwkeurig en laat deze aan je PAL zien.
6.5 Verwerking
Racen op waterstof
Bij een elektrische auto dan denk je misschien niet in eerste instantie aan een raceauto. Toch worden er al races gehouden specifiek voor elektrische auto's. Op dit moment kunnen elektrische auto's nog niet tippen aan auto's met conventionele verbrandingsmotoren, maar het zal niet lang meer duren voordat ze nek aan nek gaan.
6.6 Diagnostische toets
Diagnostische toets
Maak de diagnostische toets van dit hoofdstuk en bespreek je resultaat met de PAL.
6.7 Survival Challenge
6.8 Hoorcollege 3
Hoorcollege 3
Bereid dit hoorcollege goed voor door van tevoren je vragen in het forum te plaatsen. Je docent weet dan welke vragen er spelen. Probeer er voor te zorgen dat er geen dubbele vragen in het forum komen te staan. Wanneer je een vraag hebt die al is gesteld, zet er dan bij dat jij die vraag ook hebt.
Het arrangement 7 H6 Elektrochemische cellen is gemaakt met
Wikiwijs van
Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt,
maakt en deelt.
Auteur
Bètapartners
Laatst gewijzigd
2014-09-03 22:25:40
Licentie
Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding-GelijkDelen
3.0 Nederland licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding en publicatie
onder dezelfde licentie vrij bent om:
het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of
bestandsformaat
het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.
Dit materiaal is achtereenvolgens ontwikkeld en getest in een SURF-project (2008-2011: e-klassen als voertuig voor aansluiting VO-HO) en een IIO-project (2011-2015: e-klassen&PAL-student). In het SURF project zijn in samenwerking met vakdocenten van VO-scholen, universiteiten en hogescholen e-modules ontwikkeld voor Informatica, Wiskunde D en NLT. In het IIO-project (Innovatie Impuls Onderwijs) zijn in zo’n samenwerking modules ontwikkeld voor de vakken Biologie, Natuurkunde en Scheikunde (bovenbouw havo/vwo). Meer dan 40 scholen waren bij deze ontwikkeling betrokken.
Organisatie en begeleiding van uitvoering en ontwikkeling is gecoördineerd vanuit Bètapartners/Its Academy, een samenwerkingsverband tussen scholen en vervolgopleidingen. Zie ook www.itsacademy.nl
De auteurs hebben bij de ontwikkeling van de module gebruik gemaakt van materiaal van derden en daarvoor toestemming verkregen. Bij het achterhalen en voldoen van de rechten op teksten, illustraties, en andere gegevens is de grootst mogelijke zorgvuldigheid betracht. Mochten er desondanks personen of instanties zijn die rechten menen te kunnen doen gelden op tekstgedeeltes, illustraties, enz. van een module, dan worden zij verzocht zich in verbinding te stellen met de programmamanager van de Its Academy (zie website).
Gebruiksvoorwaarden: creative commons cc-by sa 3.0
Handleidingen, toetsen en achtergrondmateriaal zijn voor docenten verkrijgbaar via de bètasteunpunten.
Aanvullende informatie over dit lesmateriaal
Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:
Toelichting
Deze les maakt onderdeel uit van de e-klas 'Survival in de Afrikaanse Bush' voor VWO 5 voor het vak scheikunde.
Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten
terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI
koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI
koppeling aan te gaan.
Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.
Arrangement
IMSCC package
Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.
Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en
het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op
onze Developers Wiki.
