Examenvragen-definitief-000.docx

Inhoudsopgave Examenvragen 1 1.1 Begrippen 1 1.2 Reacties in waterige opl 8 1.3 Gassen 8 1.4 Thermochemie-Thermodynamica 8 1.5 e- structuur 10 1.6 PSE 10 1.7 Chemische binding 1-2 11 1.8 Intermoleculaire F’en, Fysische eign van oplossingen 11 1.9 Kinetica 12 1.10 Chemisch evenwicht 12 1.11 Zuren en...

Inhoudsopgave Examenvragen 1 1.1 Begrippen 1 1.2 Reacties in waterige opl 8 1.3 Gassen 8 1.4 Thermochemie-Thermodynamica 8 1.5 e- structuur 10 1.6 PSE 10 1.7 Chemische binding 1-2 11 1.8 Intermoleculaire F’en, Fysische eign van oplossingen 11 1.9 Kinetica 12 1.10 Chemisch evenwicht 12 1.11 Zuren en basen 12 1.12 Z/B evenwicht oplosbaarheid 12 1.13 Redox en elektrochemie 12 Examenvragen 1.1 Begrippen Entropie een maat voor hoe verspreid of verstrooid de energie van een systeem is over de verschillende manieren waarop het systeem energie kan bevatten Molfractie verhouding van aantal mol van een bepaalde component tegenover het totaal aantal mol van alle componenten Elektronegativiteit mogelijkheid van een atoom in een binding om de gemeenschappelijke elektronen naar zich toe te trekken Ideaal gas een gas waar geen interactie is tussen de deeltjes, afmeting moleculen is verwaarloosbaar t.o.v volume van container effectieve kernlading = lading waarmee valentieëlektronen worden aangetrokken door de kern Standaardvormingsenthalpie= is de enthalpieverandering voor de reactie waarbij 1 mol van die stof wordt gevormd uit de stabiele en enkelvoudige stoffen in de standaardtoestand elektronenaffiniteit = de energie die vrijkomt wanneer aan een atoom of deeltje een elektron wordt toegevoegd om een negatief ion te vormen molaliteit= mol opgeloste stof/ kg solvent molariteit= mol opgeloste stof/ liter solvent duaal karakter van elektromagnetische straling = De dualiteit van golven en deeltjes is een beginsel van de kwantummechanica dat zegt dat alle deeltjes zich onder bepaalde Standaard Waterstofelektrode: SHE. We kunnen potentialen niet meten dus gebruik maken van een referentie, een referentiereactie met potentiaal 0. de SHE wordt hiervoor gebruikt als elektrode (halfcel). Het bevat een Pt elektrode die zelf niet gaat deelnemen aan de reactie. 1 molaire concentratie van H+ ionen wordt gerealiseerd door gebruik te maken van Hcl. Druk waterstofgas: 1atm. Lewis zuur: is een elektronenpaar acceptor Equivalentiepunt van een titratie: Het punt waarop de reagentia gereageerd hebben volgens de stoechiometrische coëfficiënten van de reactie i.e. het punt waarop de reactie tussen de reagentia juist afgelopen is. Soms visueel zonder indicator, meestal niet. Buffercapaciteit: hoeveelheid (g of mol) zuur of base die moet toegevoegd worden aan 1 l van een bufferoplossing om de pH met één eenheid te veranderen Aciditeitsconstante: Ka is de aciditeitsconstante (pKa = - log Ka). hoe kleiner pka waarde hoe sterker de zuren. link met basiciteitscte: pka + pkb = pkw. Kan ook een gewenste buffer mee gemaakt worden: 1 kiezen die dicht bij de gewenste pH waarde ligt. Brandstofcel: elektrochemische cel die een continue toevoer van reagentia nodig heeft om te blijven functioneren Massaprocent: massa opgeloste stof / massa oplossing maal 100% Wet van behoud van energie: De totale hoeveelheid energie in het universum blijft constant Warmte: transfer van thermische energie tussen voorwerpen bij verschillende temperatuur, wordt uitgewisseld tussen systeem en omgeving Toestandsfuncties: Dit zijn fysische grootheden waarvan de waarde afhangt van de toestand van een systeem en niet van de wijze waarop die toestand bereikt werd. Voorbeelden van toestandsfuncties: energie, druk, volume, temperatuur (warmte en arbeid niet) Warmtecapaciteit (C): de energie die nodig is om de temperatuur van een hoeveelheid stof met 1 °C te doen toenemen Specifieke warmte (s): de energie die nodig is de temperatuur van 1 gram van die stof met 1 °C te doen toenemen Standaardvormingsenthalpie (ΔH°f) = enthalpieverandering geassocieerd met de vorming van 1 mol van een verbinding uit zijn elementen bij standaardvoorwaarden. Temperatuur is geen standaardtoestand Wet van Hess: Wanneer reagentia worden omgezet naar producten dan is de enthalpieverandering dezelfde of dit in één stap of in meerdere stappen gebeurt Bindingsenthalpie = Enthalpieverandering gepaard gaande met het breken van één specifieke binding in 1 mol moleculen in gastoestand` Entropie is: een maat voor hoe verspreid of verstrooid de energie van een systeem is over de verschillende manieren waarop het systeem energie kan bevatten. Hangt af van 1) De aggregatietoestand s_vast<s_vloeistof≪s_gas 2) De temperatuur 3) De mate waarin het beschikbare volume wordt gebruikt Vrij energie van Gibbs (G): energie beschikbaar om arbeid te leveren Emissie spectra Observatie: wanneer energie wordt toegevoegd aan een verbinding (ijzer, waterstof, kwik ...) zal deze verbinding elektromagnetische straling (licht of andere) uitzenden. Dit noemt met een emissie spectrum Emissie van EMR kan: Continu zijn, vb.: De zon zendt alle λ van het zichtbaar licht uit: Continuous spectrum Enkel een radiatie van een specifieke λ: Line spectrum Effectieve kernlading Zeff Elektronen worden aangetrokken door de kern en afgestoten door de andere elektronen (vooral door e- op de onderliggende schillen) Het resultaat is dat de valentie elektronen niet de volledige kernlading ‘ondervinden’ => Zeff Effectieve kernlading is de lading waarmee valentie elektronen worden aangetrokken door de kern Sterk vereenvoudigde berekening: Zeff = kernlading (Z) – aantal elektronen op onderliggende schillen Ionisatie energie: De minimale energie die nodig is om uit een atoom of deeltje (in gasfase) een elektron te verwijderen en een positief ion te vormen. Roosterenergie = energie nodig om 1 mol ionisch kristal te scheiden in zijn gasvormige ionen De covalente binding = een chemische binding waarbij één of meer elektronenparen gedeeld worden door twee atomen σ-binding: overlapping van atomaire orbitalen volgens bindingsas => elektronendichtheid volgens bindingsas => is eerste binding die gevormd wordt tussen twee atomen π-binding: zijdelingse overlapping van atomaire orbitalen => elektronendichtheid volgens boven en onder de bindingsas => komt voor wanneer dubbele of drievoudige binding aanwezig is Een resonantie structuur = één van de twee of meer Lewis structuren die kunnen getekend worden voor een molecuul of ion dat niet accuraat kan voorgesteld worden door één enkele Lewis structuur Sterisch getal (SN) = aantal richtingen in de ruimte rond een atoom Hybridisatie = een lineaire combinatie van twee of meer niet equivalente orbitalen van hetzelfde atoom ter voorbereiding van de vorming van een covalente binding Intermoleculaire kracht = aantrekkingskracht tussen moleculen Intermoleculaire krachten zijn verantwoordelijk voor: Het niet-ideaal gedrag van gassen Het bestaan van gecondenseerde vormen van de materie (vloeibaar, vast) Dampdruk = druk die uitgeoefend wordt door de damp in thermodynamisch evenwicht met de gecondenseerde fases (vast of vloeibaar) bij een bepaalde temperatuur in een gesloten ruimte Kookpunt = temperatuur waarbij de dampdruk gelijk is aan de uitwendige druk Waterstofbrug = een speciaal type dipool – dipool interactie tussen een partieel positief geladen waterstofatoom in een polaire binding zoals N-H, O-H of F-H en een partieel negatief geladen, klein elektronegatief element zoals N, O, F Dispersiekrachten = aantrekkingskrachten die ontstaan als gevolg van tijdelijke dipolen die geïnduceerd worden in atomen of molecule Polariseerbaarheid = maat voor het gemak waarmee de elektronenwolk in een atoom (of molecule) kan vervormd worden Oppervlaktespanning = hoeveelheid energie nodig om het vloeistofoppervlak met één oppervlakte – eenheid te doen stijgen Kritische temperatuur, Tc = temperatuur waarboven de “gas”fase niet meer vloeibaar kan gemaakt worden ongeacht de druk die wordt uitgeoefend (hoogste temperatuur waarbij een substantie kan bestaan als een vloeistof Kritische druk, Pc = minimum druk die moet uitgeoefend worden om de kritische vloeistof bij de kritische temperatuur terug vloeibaar te maken Colligatieve eigenschappen = eigenschappen enkel afhankelijk van het aantal deeltjes en niet van de soort deeltjes. Dampdruk verlaging, kookpuntsverhonging, vriespunt verlaging, osmotische druk Reactiesnelheid = verandering van concentratie van een reagens of product in functie van tijd (M/s) Halveringstijd = halfwaarde tijd = halveringstijd = t1/2 = tijd nodig om de concentratie van een reagens tot de helft te verminderen Activeringsenergie (Ea) = De minimale energie nodig om een chemische reactie te initiëren Reactiemechanisme = opeenvolging van elementaire tappen die leiden tot de vorming van het reactieproduct, geeft de voortgang van de globale reactie op moleculair niveau weer Een elementaire stap = een eenvoudige reactievergelijking die weergeeft wat op moleculair niveau gebeurt Moleculariteit van een reactie = aantal moleculen dat reageert in elementaire stap Orde van elementaire stap = stoechimetrische coëfficiënt in elementaire reactievergelijking moleculariteit Katalysator = een substantie die de snelheid van de reactie doet stijgen (zonder zelf verbruikt te worden) door activeringsenergie van de traagste stap te verlagen! Chemisch evenwicht: situatie waarbij de reactiesnelheden in de twee richtingen gelijk zijn en de concentraties van reagentia en producten niet meer veranderen in de tijd Geconjugeerd zuur-base paar Brønsted zuur: protonendonor (een verliezen) Brønsted base: protonenacceptor (een opnemen) Gemeenschappelijk ion effect: verschuiving van het dissociatie-evenwicht van een ionische verbinding in water t.g.v. het toevoegen van een verbinding die een zelfde ion bevat als de reeds aanwezige verbinding in de oplossing ZB indicatoren: Een zwak organisch zuur (of base) met verschillende kleur voor geïoniseerde en niet geïoniseerde vorm Oplosbaarheidsproduct: Ksp = oplosbaarheidsproduct = evenwichtscte die hoort bij het evenwicht dat het oplossen van een ionische verbinding in H20 beschrijft. (terug te vinden in tabellen). Oplosbaarheid is niet gelijk aan oplosbaarheidsproduct. Molaire oplosbaarheid (mol/L): aantal mol opgeloste stof in 1 L van een verzadigde oplossing Oplosbaarheid (g/L): aantal gram opgeloste stof in 1 L van een verzadigde oplossing Een complex ion = een ion bestaande uit een centraal metaal kation (Lewis zuur) gebonden aan één of meerdere liganden (Lewis basen) Doel titratie: Bepalen van de concentratie van een onbekende oplossing door gebruik te maken van een reactie die snel optreedt en aflopend is naar rechts. Evenwichtsrezcties worden nooit gebruikt als evenwichtsreacties. Galvanische cel: de energie die vrijkomt bij een spontane reactie wordt omgezet in elektrische energie elektrolyse: elektrische energie gebruikt wordt om een niet spontane reactie te laten optreden Elektromotorische kracht (emk) / Celpotentiaal = het verschil in elektrische potentiaal tussen anode en kathode. Elektronen gaan van hoge potentiele energie naar lage potentiele energie, meten het verwchil in elektrische potentiele energie. Niet in staat om de potentiaal aan 1 bepaalde kant te meten. Standaard reductiepotentiaal (E°) = potentiaal geassocieerd met een reductiereactie aan een elektrode wanneer al de opgeloste stoffen aanwezig zijn in een concentratie van 1 M en al de gassen aanwezig zijn bij een druk van 1 atm. Oxidatiemiddel: wordt zelf gereduceerd tijdens de reactie Reductiemiddel: wordt zelf geoxideerd tijdens de reactie Concentratie cel = galvanische cel waarbij de halfcellen opgebouwd zijn uit hetzelfde materiaal, maar met verschillende ionconcentraties Batterij = een galvanische cel of een combinatie van galvanische cellen, die kunnen gebruikt worden als een elektrische stroombron met constante spanning Primaire batterij = batterij die niet oplaadbaar is; het proces waarbij elektrische stroom geleverd wordt is niet omkeerbaar Secundaire batterij = batterij die oplaadbaar is, door aanleggen van elektrische stroom kan het proces waarbij elektrische stroom geleverd wordt, omgekeerd worden Corrosie = ontaarding van metalen door elektrochemische processen Elektrocoating = het door middel van een elektrochemisch proces aanbrengen van een coating, door in water opgeloste harsen of pigmenten op een geleidbaar substraat te deponeren Galvanovorming = het maken van een werkstuk door metalen af te zetten op een model, dat nadien verwijderd en hergebruikt kan worden Elektroplating = het bedekken van een werkstuk met een metaallaagje vertrekkend van in water opgeloste metaalionen. Doel: bescherming van het materiaal of decoratief (cfr. juwelen) Vb.: zinkplating ter bescherming van andere metalen 1.2 Reacties in waterige opl 1.3 Gassen 1.4 Thermochemie-Thermodynamica Is het smelten van ijs een spontaan proces? Leg volledig uit en verklaar. Het bekende glas water met een ijsblokje is een voorbeeld van toenemende entropie. Het volstaat hier niet om naar de enthalpieverandering te kijken. We moeten naar de entropie kijken. Dit is de waarschijnlijkheid van de toestand waarin een bepaalt systeem zich bevindt. Het systeem streeft naar de meest waarschijnlijke toestand (= toestand die men op de meeste manieren kan bereiken). Entropie hangt af van: - De aggregatietoestand (vast kleiner dan gas) - De temperatuur - De mate waarin het beschikbare volume wordt gebruikt In dit voorbeeld zien we twee verschillende aggregatietoestanden van water, namelijk vloeibaar water en ijs. Vloeibaar water heeft een hoge entropie. De watermoleculen in het ijsblokje daarentegen blijven keurig op hun plaats. Het ijsblokje heeft dus een lage entropie. Wanneer het ijsblokje smelt, neemt de entropie dus toe. Blijkbaar streeft de natuur naar een toestand van steeds grotere entropie zoals de tweede wet van de thermodynamica beschrijft. Bij het optreden van een spontaan proces, neemt de entropie van het universum toe. We kunnen dus zeggen dat dit een spontaan proces is. Groter dan 0 =spontaan Kleiner dan 0 = niet spontaan Gelijk aan 0 =evenwicht Exotherme reactie: warmte gaat in de omgeving entropie stijgt Endotherme reactie: warmte wordt uit de omgeving opgenomen entropie daalt Derde wet van de thermodynamica Bij een temperatuur gelijk aan het absolute nulpunt (0K), is de entropie van een perfecte kristallijne stof gelijk aan 0. Zo kunnen we entropie van producten en reagentia berekenen. Gibbs vrije energie = energie beschikbaar om arbeid te leveren. deltaG = H-T*S (waarbij H = enthalpieverandering en S = entropieverandering) deltaG > 0 niet spontaan deltaG < 0 spontaan deltaG = 0 evenwicht Gibbs vrije energie bij niet standaard voorwaarden: Met K = Bij een thermolyse van calciumcarbonaat, hoe kan men de hoeveelheid calciumcarbonaat dat wegreageert verhogen? Leg voldoende uit! gegeven grafiek (uit handboek/powerpoint) van ammoniaksynthese. Welke invloed heeft de druk en temperatuur? Leg uitgebreid uit. (Dus Le Chatelier volledig uitleggen) Pas het vorige toe op de ammoniaksynthese CaCO3 + warmte CaO + CO2 Een thermolyse is een endotherme reactie. Als de temperatuur dus gaat toenemen, gaat de reactie naar rechts verschuiven. Hierdoor gaat er dus meer CaCO3 weggereeageerd worden. Men kan ook de druk verlagen en het dus het volume vergroten, dan gaat de reactie ook naar rechts verschuiven, aangezien zich aan de rechtse kant het meest aantal deeltjes bevinden. Als men de concentratie van CaCO3 gaat vermeerdern gaat het evenwicht ook zodanig verplaatsen dat de overmaat wegreageerd en dus naar rechts gaat. Ammoniak synthese: N2 + 3H2 <- -> 2NH3 +warmte Dit is een exotherme reactie met het meest aantal deeltjes aan de linker kant, om de productie van ammoniak te bevorderen zal de invloed dus het omgekeerde zijn dan die bij de thermolyse van calciumcarbonaat. => lagere temperatuur, hoge druk en klein volume zullen de productie bevorderen. Waarom wordt NH3 vloeibaar gemaakt voordat het afgevoerd wordt? Leg de Yield/opbrengst van NH3 uit Leg uit hoe de opbrengst kan verschillen door een wijziging van de temperatuur en druk. Leg de Industriële condities uit aan de hand van de grafiek en wat dit zou kunnen inhouden. gegeven grafiek salpeterzuursynthese opbrengst: exotherme reactie => hogere opbrengt bij een lage temperatuur. Nadeel van een lage temperatuur is dit dat er minder botsingen zijn tussen de deeltjes door een lage kinetische energie van de deeltjes, waardoor de reactie traag verloopt => een evenwicht zoeken tussen voldoende hoge temperatuur voor snelle reactie, maar laag genoeg om de opbrengst hoog te houden. De opbrengst kan verhoogt worden door de druk te verhogen, aangezien Le Chaterlier zegt dat het evenwicht zal verplaatsen naar de kant met het minst aantal deeltjes. Een hoge druk zorgt ook voor meer botsingen, dus een hogere reactiesnelheid. De druk verhogen wordt in praktijk gedaan door de concentratie in het reactievat te verhogen. Industrieel: mengsel van N2 (uit de lucht) en H2 (bereid door methaan) geproduceerd wordt. De zuurstof die aanwezig is verwijderen. In lucht O2 deze zal verwijderd worden. CH4 + H2O -> CO + 3H2 de CO die gevormd wordt, wordt geoxideerd tot CO2, deze wordt net zoals zuurstof verwijdert. N2 en H2 staan in evenwicht met ammoniak gas, deze reactie gaat heel traag op. Als we de temperatuur verhogen gaat de opbrengst laag zijn, maar als we de temperatuur zo laten gaat de reactie te traag . De gassen worden eerst opgewarmd, daarna naar de reactor gebracht waar een katalysator aanwezig is. Daar gaat ammoniak gevormd worden. De reactie tussen N2 en H2 ter vorming van NH3 is exotherm, komt veel warmte vrij. We gaan dat afkoelen door dat door een warmte wisselaar te sturen. Er wordt water in gebracht en komt stoom uit. Er blijven 3 gassen over : NH3, N2 en H2. NH3 gaat bij de hoogste temperatuur vloeibaar worden=> de gassen worden in een koeler gebracht => NH3 kan condenseren en de overige gassen worden terug gebracht naar de reactor om opnieuw gebruikt te worden voor de reactie. Industriële condities : zie grafiek De temperatuur waarbij gewerkt wordt is 400: een voldoende hoge temperatuur om de reactie snel te doen op gaan, maar laag genoeg om een voldoende grote opbrengst te bekomen. Er wordt gewerkt bij een druk van 200atm. De opbrengst van de reactie verhoogt als de druk verhoogt. Bij Extreem hoge druk werk is duurder en dure reactoren nodig. Geef twee manieren waarop de enthalpieverandering bepaald kan worden. Bespreek uitgebreid. (…/20) (hoofdstuk 6 dia 19-…) Experimenteel : door middel van calorimetrie Calorimetrie is een methode waarbij de warmte voor en na de reactie gemeten wordt in een omgeving bij constante druk. Hierbij geldt dat q(reactie) = ∆H Q(geïsoleerde beker) = q(oplossing) + q(cal) + q(reactie) = 0 (eerste thermodynamische wet) Q(reactie) = - (q(oplossing) + q(cal)) q = ms∆t ofwel q = C∆t ( warmte die uitgewisseld word door een hoeveelheid materie) (s = specifieke warmte = energie die nodig is de temperatuur van 1 gram van die stof met 1◦C te doen toenemen) (C= warmtecapaciteit = de energie die nodig is om de temperatuur van een hoeveelheid stof te doen toenemen) q(oplossing) = ms∆t q(cal) = C(cal)∆t Berekenen uit standaardvormingsenthalpie wet van Hess : ∆H(reactie) =H(producten) – H(reagentia) : toepassing van het feit dat enthalpie een toestandsfunctie is. Standaardvormingsenthalpie = enthalpieverandering geassocieerd met de vorming van 1 mol van een verbinding uit zijn elementen bij standaardvoorwaarden. Deze kunnen we in tabellen terug vinden. Bij het ontbinden van reagentia komt energie vrij. Bij het vormen van producten wordt energie gebruikt. ∆H°f (kJ/mol). ∆H°(reactie) = ∑∆H°f (producten) - ∑∆H°f (reagentia). 1.5 e- structuur 1.6 PSE Rangschik Na+ , Al en Ar op stijgende ionisatie-energie en leg zo uitgebreid mogelijk uit. Dit is de minimale energie nodig om een elektron uit een atoom te verdrijven en een kation te vormen. Elektronen dichter bij de kern hebben meer energie nodig om te verdrijven. Soms is er een groot verschil tussen de ionisatieënergieën. Dit wil dan zeggen dat er een schil verloren gaat. Neemt toe van links naar rechts in de periode omdat rechts meer valentie-elektronen dus meer energie nodig omdat men meer elektronen moet weghalen. Neemt toe van onder naar boven in de groep omdat boven de elektronen moeten weggehaald worden die dichter bij de kern zitten, wat meer energie vereist Zeff : Al = 3 Ar = 8 Na+ =9 wet van coulomb : Fe = k * Q1 *Q2 / r^2 n : Al = 3 Ar=3 Na+= 2 Kleinere straal grotere Fe, grotere Zeff grotere Fe Volgorde: Al< Ar <Na+ Orden de stoffen volgens stijgende elektronen affiniteit : argon, natrium en chloor. Leg volledig uit Dit is de energie die vrijkomt wanneer er een elektron wordt opgenomen om een anion te vormen. Neemt toe van links naar rechts in de periode omdat rechts meer valentie-elektronen dus meer energie nodig om nog een elektron bij te voegen. Neemt toe van onder naar boven in de groep . Een elektron toevoegen dichter bij de kern vereist meer energie. Edelgassen hebben geen waarde voor EA want de effectieve kernlading is niet meer dezelfde wanneer je een elektron toevoegt. Volgorde: Cl, Na, Ar 1.7 Chemische binding 1-2 1.8 Intermoleculaire krachten, Fysische eigenschappen van oplossingen Welke stof heeft het hoogste kookpunt en welke het laagste? Leg volledig uit: Natriumacetaat (formule niet gegeven), dijood en HCl. NaCH3COOH : waterstofbruggen I2: londen dispertiekrachten HCL : covalente binding 1 coulomb OPLOSSING: HCL < Dijood < Natriumacetaat De MM van I2 is veel groter dan HCl => veel grotere elektronenwolk => grotere polariseerbaarheid Rangschik op stijgende dampdruk en leg voldoende uit: water, aluminiumacetaat, C15H32 Water : kleine molaire massa (18.019) + waterstofbruggen Aluminiumacetaat: molaire massa = 86.02 + ion-ion interacties C15H32 : grote molaire masse( 212.47) + londen dispertie krachten Grootste elektronen wolk: grotere krachten => hogere dampdruk H2O < AlCH3COO < C15H32 Welke stof lost het beste op in hexaan en welke het slechtste? Leg volledig uit aan de hand van de structuur. Op te lossen stoffen: Hexaan : C6H14 : apolaire stof Azijnzuur : CH3COOH : apolaire stof+ waterstofbruggen Ethanol : C2H5OH : apolair + waterstofbruggen Propanol: C3H7OH : apolair + waterstofbruggen (Alle formules gegeven buiten azijnzuur) sorteer naar toenemende dampdruk, leg uit adhv structuur vd verbindingen. dimethylether (CH3OCH3), azijnzuur, zwaveldioxide en kaliumsulfaat CH3OCH3 : dipool – dipool binding MM =43.049 g/mol CH3COOH: waterstofbruggen MM = 60.058 g/mol SO2: dipool – dipool binding MM =63.998 g/mol K2SO4 : ion – ion binding MM =174.256 g/mol CH3OCH3 – SO2-CH3COOH – K2SO4 Oplosbaarheid van een ionische verbinding - Temperatuursverandering Bij ΔH° < 0 : exotherm Bij ΔH° > 0: endotherm - Gemeenschappelijk ion Doordat er een toevoeging is van een product zal het evenwicht meer naar links verschuiven (principe van Le Chatelier), de stof zal dus minder goed oplossen als er een gemeenschappelijk ion is. - pH slecht oplosbare basen zullen slechter oplossen in een basische oplossing dan in een zure oplossing. Het omgekeerde geldt ook voor zuren. Dit valt ook te verklaren met Le Chatelier’s principe van gemeenschaphpelijk ion, aangezien in een basische oplossing de concentratie [OH-] groter is en dus het oplossen van een base zal tegenwerken, bij zure oplossing is de concentratie [H3O+] groter, en zal het oplossen van het zuur dus tegenwerken. - vorming complex-ion complex-ion: een ion bestaande uit een centraal metaal kation (lewis zuur=elektronenpaaracceptor) die gebonden is aan liganden (lewis base=elektronenpaardonor). De stabiliteitsconstante Kf geeft een waarde aan de stabiliteit van een complex. Een complexvorming met een op te lossen ion zal de oplosbaarheid van de stof verhogen, Le Chatelier’s principe leert ons namelijk dat door het ontnemen van een product het evenwicht naar rechts zal verschuiven - krachten tussen oplosmiddel en op te lossen product als er grote interdeeltjeskrachten heersen tussen het product en het oplosmiddel zal het product beter oplossen doordat het oplosmiddel het product uit zijn ionen trekt. - bij gassen: druk (Wet van Henry C=k.P) volgens de Wet van Henry heeft de oplosbaarheid van een gas verband met zijn partieeldruk bij constante temperatuur. Volgens Le Chatelier’s principe zal grotere druk op een mengsel ervoor zorgen dat de gassen beter oplossen, aangezien het proces deze drukverandering deels wilt tegenwerken. Geef drie manieren waarop de oplosbaarheid van Calciumfosfaat in water verhoogd kan worden. Leg duidelijk uit. Endotherme reactie: temperatuur verhogen : evenwicht gaat naar rechts Door HCl toe te voegen=> fosfaat zal gaan reageren met H+ : bij de oplossingen worden er fosfaat ionen onttrokken => Chatlier : evenwicht meer naar rechts door een NaOH toe te voegen: gaat reageren met Calcium tot Ca(OH)2: er worden calcium ionen onttrokken Benoem 3 manieren om oplosbaarheid van zilversulfaat? te verhogen Endotherme reactie: temperatuur verhogen : evenwicht gaat naar rechts Ammoniak toevoegen: complexvorming : Ag(NH3)4+ Toevoeging van HCl => NH3 gaat met het zuur reageren en NH4 vormen : onttrekking van een ion => evenwicht naar rechts Geef een manier om de oplosbaarheid van zinkcarbonaat te verhogen. Leg uit waarom. HCl toevoegen : carbonaat ionen gaan reageren met H+=> carbonaat ionen onttrekken => evenwicht zal meer naar rechts gaan Door NH3 toe te voegen: complex vormen: Zn(NH3)2+ Door een hydroxide toe te voegen : complex vormen: Zn(OH)42- Zwaveltrioxide (g) wordt gevormd door een evenwichtsreactie tussen zwaveldioxide-gas en zuurstofgas. In de industrie vormt men dit onder de volgende omstandigheden: druk = 2 atm, T = 400°CLeg uit (duidelijk en volledig): Waarom gebruikt men die temperatuur en druk in de industrie. 2SO2 +O2 <-> 2SO3 + warmte ∆H° = -197.6 kJ/mol = exotherme reactie Door hoge druk komt het evenwicht rechts te liggen( kant met minst aantal deeltjes) waardoor er meer zwaveltrioxide gevormd wordt. Bij een exotherme reactie wordt bij een lagere temperatuur meer product gevormd, aangezien het evenwicht dan rechts komt te liggen, maar bij een lage temperatuur is er weinig kinetische energie van de deeltjes en dus ook weinig botsingen, waardoor de reactie traag zal verlopen. Een temperatuur van 400 graden zal een compromis zijn van de 2. Methanol (g) (formule werd gegeven) wordt gevormd door een reactie tussen CO(g) en H2 (g). In de industrie vormt men dit onder de volgende omstandigheden: druk = 300 atm, T = 400°C Leg uit (duidelijk en volledig): Waarom gebruikt men die temperatuur en druk in de industrie CO + 2H2 <-> CH3OH + warmte ∆H° = -238.7 kJ/mol : exotherm Door hoge druk komt het evenwicht rechts te liggen( kant met minst aantal deeltjes) waardoor er meer methanol gevormd wordt. Bij een exotherme reactie wordt bij een lagere temperatuur meer product gevormd, aangezien het evenwicht dan rechts komt te liggen, maar bij een lage temperatuur is er weinig kinetische energie van de deeltjes en dus ook weinig botsingen, waardoor de reactie traag zal verlopen. Een temperatuur van 400 graden zal een compromis zijn van de 2. 1.9 Kinetica 1.10 Chemisch evenwicht Hoe kan je de productie van CaO vergroten? Gegeven: Evenwichtsreactie CaCO3 –> ←- CaO + CO2 Principe van le chatelier toepassen: Concentratie: men kan CaCO3 toevoegen waardoor de overmaat gaat weggreageren en de reactie dus naar rechts gaat. Dan gaat CaO bijgemaakt worden. Druk en volume verandering: er moet een verschuiving zijn naar de kant met het meeste aantal gasvormige deeltjes. er moet dus een drukvermindering en een volume toename zijn Temperatuursverandering: Endotherm ∆H° = -635.6-393.5+1206.9 = 177.8 KJ/mol: temperatuur laten stijgen waardoor de reactie naar rechts gaat. (R+WP) Welke factoren beinvloeden het chemisch evenwicht. factoren die een invloed hebben op het chemisch evenwicht. Concentratieverandering Druk- en volumeverandering temperatuursverandering. De oorzaak van de verandering van het chemisch evenwicht door deze factoren kan worden verklaard aan de hand van het principe van Le Châtelier. Het principe van Le Châtelier stelt dat wanneer een uitwendige stress wordt uitgeoefend op een systeem in evenwicht, dan verplaatst het evenwicht zich op een zodanige wijze dat deze stress gedeeltelijk gecompenseerd is wanneer het systeem een nieuwe evenwichtssituatie bereikt. Als de concentratie van een van de reactiepartners verandert, zal het evenwicht zodanig verschuiven dat die concentratieverandering tegengewerkt wordt. Dit wilt dus zeggen dat het evenwicht zal verplaatsen naar de andere kant als er een concentratieverhoging is plaatsgevonden en naar de kant van de concentratieverandering als er een verlaging van concentratie is. Dit is logisch te verklaren aan de hand van het principe van Le Châtelier. Aangezien er een stress ontstaat doordat er een verhoging of verlaging van de concentratie van een van de reactiepartners zal het evenwicht zo verplaatsen dat er bij een verhoging meer van die stof weg reageert en bij een verlaging meer wordt “aangemaakt” in de reactie. Als we de druk verhogen op een gasmengsel (=volumevermindering), zal het evenwicht verschuiven naar de kant met het kleinst aantal gasvormige deeltjes. Als we de druk verlagen op een gasmengsel (=volumetoename), zal het evenwicht verschuiven naar de kant met het grootste aantal gasvormige deeltjes. Dit is ook het gevolg van het feit dat de evenwichtsconstante constant is bij een bepaalde temperatuur, druk is namelijk evenredig met concentratie (aantal deeltjes per volume). Als de temperatuur wordt veranderd: Endotherme reactie: een temperatuurstoename zorgt voor een verschuiving van het evenwicht naar rechts. Een temperatuursafname daarentegen zorgt voor een verschuiving naar links. Exotherme reactie: een temperatuurstoename zorgt voor een verschuiving van het evenwicht naar links. Een temperatuursafname zorgt voor een verschuiving naar rechts. Doordat de evenwichtsconstante constant is bij een bepaalde temperatuur is het logisch dat het evenwicht zal verschuiven. Bij een endotherme reactie wordt K groter en bij een exothermereactie wordt K kleiner (bij warmtetoevoeging) Toevoegen van een katalysator GEEN EFFECT: Een katalysator verlaagt de activeringsenergie van de traagste stap van de reactie en verhoogt daarmee de snelheid van de reactie. Een katalysator zorgt dus niet voor een stress op het systeem en dus ook geen verplaatsing van het evenwicht, het zorgt er voor dat het evenwicht gewoon sneller bereikt wordt. Toevoegen van een inert gas GEEN EFFECT: De toevoeging van een inert gas heeft geen invloed op het evenwicht, aangezien dit gas niet meedoet in de reactie. De totale druk stijgt dan wel, maar in de formule van de drukevenwichtsconstante komen alleen de partieeldrukken voor van de gassen die de reactie beïnvloeden. 1.11 Zuren en basen hoe kan je de ionisatieprocent van de reactie van azijnzuur in water verhogen. Leg alle factoren zo volledig mogelijk uit. (Ka bij 60°C gegeven) Azijnzuur = CH3COOH CH3COOH +H2O <-> CHCOO- + H3O+ ionisatieprocent = evenwichtsconcentratie van het geïoniseerde zuur gedeeld door de beginconcentratie van het zuur maal 100%. Ionisatieprocent verhogen doordat de beginconcentratie kleiner wordt en de e concentratie in evenwicht groter. Beginconcentratie verlagen door een sterke verdunning van het azijnzuur (veel water gebruiken) Eindconcentratie verhogen Welke factoren beïnvloeden de reactiesnelheid? De snelheid van een reactie is de verandering van de concentratie van reagens of product in functie van de tijd en wordt als volgt berekend: v=k[A]x[B]y. Hierbij moet de x en de y altijd experimenteel bepalen. Een chemisch proces kan gebeuren in meerdere elementaire stappen. Als een reactie in elementaire stappen gebeurt, is de snelheid en de orde (=x+ y) van de globale reactie die van de traagste elementaire stap. Om een chemische reactie te hebben moet er een botsing optreden tussen de deeltjes. De snelheid van een +reactie is evenredig met het aantal botsingen per tijdseenheid. Maar niet elke botsing zorgt voor een reactie, enkel de efficiënte botsingen zorgen voor een reactie. Een botsing is enkel efficiënt als de botsing een minimale botsingsenergie heeft en ze gebeurt onder de correcte geometrie. De energie van de botsing wordt bepaald door de kinetische energie van de deeltjes. Deze is nodig om de intra moleculaire bindingen te breken van de deeltjes zodat deze opnieuw kunnen binden (reageren). Wanneer een deeltje zich in deze tussentoestand bevindt, oude bindingen breken en nieuwe bindingen maken, dan bevindt deze zich in de transitietoestand, ook wel een geactiveerd complex genaamd. Een deeltje moet dus voldoende energie hebben om deze toestand te bereiken. de activatie-energie. Dankzij de Arrheniusvergelijking krijg je een verband tussen de nodige activeringsenergie Ea en de temperatuur aan de hand van de snelheidsconstante k=A*exp(-Ea/RT) (A = de botsingsfrequentie factor, Ea = activatie energie, R = gasconstante, T = absolute temperatuur) de temperatuur van het systeem te veranderen zorg je voor een verandering van de kinetische energie. Bij een verhoging van de temperatuur zal de kinetische energie van de deeltjes stijgen, dalen bij een verlaging van de temperatuur. Door de kinetische energie te verhogen verhoog je het aantal deeltjes dat een voldoende hoge kinetische energie heeft om een effectieve botsing te maken en visa versa voor een lagere temperatuur. Dus door de temperatuur te veranderen verander je de reactiesnelheid. De toevoeging van een katalysator is gelijkaardig aan de verhoging van de temperatuur. Bij de verhoging van de temperatuur verhoog je je kinetische energie dus eigenlijk een verhoging van het aantal deeltjes dat een voldoende hoge kinetische energie heeft. Een katalysator verhoogt de kinetische energie niet maar de verlaagt de minimale kinetische energie waardoor er wederom meer deeltjes zijn die een voldoende hoge kinetische energie hebben om een efficiënte botsing te maken. de concentratie te veranderen. Een hogere concentratie geeft een hogere reactiesnelheid en een lagere concentratie een lagere reactiesnelheid. Dit komt doordat door het verhogen van de concentratie krijg je een grotere kans dat twee deeltjes gaan botsen dus een grotere kans van een efficiënte botsing. Verdelingsgraad: als een vloeistof fijn wordt verdeeld (bv verneveld) zal het contactoppervlak groter zijn, waardoor er meer botsingen zullen zijn (aangezien botsingen alleen aan het contactoppervlak gebeuren). het soort stof heeft een invloed op de reactiesnelheid. Aangezien de snelheid van een reactie bepaalt wordt door de traagste elementaire stap van de reactie zal dus het soort reactie dus ook het soort stof een factor zijn die de snelheid van de reactie bepaalt. 1.12 Z/B evenwicht oplosbaarheid 1.13 Redox en elektrochemie Wat is een brandstofcel? Leg alle componenten hiervan uit. Waarom is een brandstofcel beter dan de verbranding van fossiele brandstoffen? Soort van primaire batterij: kunnen niet herladen worden. Een brandstofcel is een galvanische cel waarbij constant nieuwe producten worden toegevoegd om een elektrische potentiaal op te wekken. De elektronen uitwisseling tussen de reagentia gebeurt via een uitwendige geleider waar de e- zich door kunnen verplaatsen van de anode naar de kathode. => 2 halfreacties moeten van elkaar gescheiden zijn, zodat er geen botsing is tussen de deeltjes Aan de anode is er geen constante aanvoer van H2 en aan de kathode een constante aanvoer van zuurstofgas. er is geen fysieke scheiding tussen de 2 halfreacties, maar door de opstelling komen ze niet rechtstreeks met elkaar in contact. Geen metalen in de halfracties => elektrode nodig die een geleidend materiaal is, zodat de e uitwisseling tussen de deeltjes in de oplossing en de uitwendige geleider kan optreden. Dus inerte elektrode: C(goedkoop). Nikkel wordt gebruikt als katalysator om de bi-atomaire te splitsen. Voordeel: afvalproduct is vloeibaar water, kan handig zijn voor ander doeleinden. + groter rendement dan de verbranding van fossiele brandstoffen. Wat is electrocoating? Elektrocoating = het door middel van een elektrochemisch proces aanbrengen van een coating, door in water opgeloste harsen of pigmenten op een geleidbaar substraat te deponeren Een geleidend oppervlak (meestal metaal) bedekken met een soort van verflaagje, door een elektrolytisch proces te gebruiken. Optie 1: het voorwerp dat je wenst te kleuren daar maak je de kathode van door deze aan een elektrische stroombron te. Hierdoor zal er reductie van de kleurstofdeeltjes optreden waardoor er een kleurlaagje gelegd wordt op het voorwerp. Optie 2: het voorwerp dat je wenst te kleuren zal de anode worden, waardoor er oxidatie gebeurt van de deeltjes op het oppervlak. Hierdoor zal er een kleurlaagje gemaakt worden. Galvanovorming Galvanovorming = het maken van een werkstuk door metalen af te zetten op een model, dat nadien verwijderd en hergebruikt kan worden. Een soort van model waarop je een metaal laat neerslaan en als de galvanovorming voltrokken is ga je het metalen voorwerp dat op die manier gevormd wordt verwijderen van de mal. Bv nikkel ionen die aanwezig zijn in de oplossing zullen reduceren en neerslaan op de kathode. Er wordt een metalen voorwerp gevormd dat nadien verwijdert wordt van het model. Elektroplating Elektroplating = het bedekken van een werkstuk met een metaallaagje vertrekkend van in water opgeloste metaalionen. Wanneer ijzer wordt bedekt met een Zn laagje om het gegalvaniseerd ijzer te maken: het ijzer dat je wenst te bedekken wordt de kathode en daar de reductie gaat optreden. Dus Zn wordt afgezet op ijzer. Doel: bescherming van het materiaal of decoratief (cfr. juwelen) Vb.: zinkplating ter bescherming van andere metalen Waarom vormt Natrium geen metaal wanneer keukenzout (in oplossing) elektrolyse ondergaat? Elektrolyse van gesmolten natriumchloride Elektrolyse = proces waarbij elektrische energie gebruikt wordt om een niet spontane chemische reactie te laten opgaan (als een batterij dus terug opgeladen wordt. Natrium gaat niet gereduceerd worden maar waterstof. Dit komt omdat de reductiepotentaal van H+ hoger is dan die van Na+, waardoor er sneller een reactie met H+ zal optreden. Wat is corrosie? Leg volledig uit. Geef 2 manieren hoe je corrosie kan vermijden. Leg uit Corrosie = ontaarding van metalen door elektrochemische processen. Metalen zullen oxideren waardoor de metalen voorwerpen hun goede eigenschappen verliezen. Voorbeeld ervan is roest : Nodig : water+ zuurstof + kleine beschadiging in het metaal Anode: oxidatie van ijzer : Fe -> Fe2+ + 2e- (ook vorming van ionen, die ionen kunnen zicht enkel verplaatsen als er water aanwezig is. Zonder water zal de reactie stoppen) De elektronen stromen door het metaal, naar de plaats waar metaal in contact komt met lucht hierdoor zal zuurstof reduceren tot water Kathode : reductie van zuurstof : O2 + 4H+ +4e - -> 2H2O Dit zal enkel in een zuur milieu gebeuren (deze ontstaat door CO2 uit te lucht die met water gaan reageren tot H2CO3) Celreactie: Verdere oxidatie van Fe2+ Preventie van corrosie 1) Anodische bescherming: zodat het ijzer niet wordt bloodgesteld aan zuurstof. a) verven/beschermde laag aanbrengen b) bedekken ijzeren oppervlak met moeilijker oxideerbaar metaal bvb. Tin 2) Cathodische bescherming: elektrische verbinden met metaal dat gemakkelijker oxideert. Elektrochem cel maken waar je ijzer duwt in de rol van cathode. Elektrisch contact maken tussen ijzer en een ander metaal wat veel makkelijker oxideert. a) gegalvaniseerd ijzer (zink-coating op het ijzeren oppervlak) b) kathodische bescherming van ijzeren tank m.b.v. Mg-metaal 3) Passivatie van (ijzer)metaal oppervlak door behandeling met sterke oxidatie middelen e.g. Salpeterzuur 4) Vorming van legering met andere metalen bv roestvrij staal. Bespreek de Galvanische Cel, noem alle verschillende componenten en geef hun functie. (dit mag met tekening). Geef een commercieel voorbeeld van de galvanische cel, benoem ook hier de verschillende componenten. Dit tekenen!!!!!! Galvanische cel: opstelling waardoor elektriciteit opgewekt kan worden door gebruik te maken van een spontane redox reactie Componenten van een elektrochemische cel: 1) Twee halfcellen met anode (elektrode waar de oxidatie halfreactie plaatsgrijpt) of kathode (elektrode waar de reductie halfreactie plaatsgrijpt) ondergedompeld in elektrolyt oplossing. 2) Uitwendige geleider die elektroden verbindt 3) Zoutbrug of poreuze wand die elektrolytoplossingen verbindt Toepassing : Daniel cel Aan de anode : oxidatie van Zn Aan de kathode: reductie van Cu 2+ Een zoutbrug van KCl laat de ionen stroom toe. Wat is een secundaire batterij? Geef de componenten hiervan en geef een voorbeeld. Bespreek de secundaire batterij, noem alle verschillende componenten en geef hun functie. (dit mag met tekening). Geef een commercieel voorbeeld van de secundaire batterij en leg volledig uit. Secundaire batterij = batterij die oplaadbaar is, door aanleggen van elektrische stroom kan het proces waarbij elektrische stroom geleverd wordt, omgekeerd worden: energie wordt gebruikt om een niet spontane redox te laten opgaan en die elektrische energie terug om te zetten in chemische energie. Onderdelen : anode : oxidatie Kathode : reductie Verbinding tussen de anode en kathode waar een elektrische stroom kan vloeien en een zout brug waar de ionen zich door kunnen verplaatsen van de kathode naar de anode om de reactie in gang te houden. Een voorbeeld van de secundaire batterij is de loodaccumulator. Wordt gebruikt bij auto’s. Hoe werkt de batterij: Pb zal oxideren aan de anode. Er wordt vast loodsulfaat gevormd dat dicht bij de loodelektrode blijft zitten. Het is een vaste stof dus kan niet vrij bewegen in de oplossing. PbO2 gaat reduceren aan de kathode. Er wordt opnieuw loodsulfaat gevormd, wat ook tegen die elektrode blijft plakken. De reactieve deeltjes zijn vaste stoffen. het is dus niet noodzakelijk om de halfreacties fysische te scheiden en zien we in een loodaccumulator die zoutbrug niet zitten. Efficiënte herlaadbare batterij die niet al te duur is, de reactie kan makkelijk omgedraaid worden omdat de reactieproducten blijven plakken tegen de loodelektrode en is meteen beschikbaar wanneer de reactie wordt omgedraaid. Makkelijk kunnen nagaan in hoeverre de loodaccumulator opgeladen/ontladen door gebruik Lithium-ion batterij: geef Tekening Werking Reacties Leg al de componenten uit Te vinden in laptop gsm…. Voordeel: kleine molaire massa en hoge oxidatiepotentiaal. Lithium heeft e groostte oxidatiepotentiaal. Heeft veel voordelen op gebruikt te worden in batterij en zeer licht materiaal Nadeel: reactiviteit van Li (bvb. reactie met water of stikstof in lucht). Het reageert zeer exotherm met water. Anode: koolstof verbinding, oxidatie Li Kathode: reductie transitiemetaaloxide bvb LiCoO2, LiMn2O4 of LiNiO2 LiCoO2 is een vaste stof kan niet zomaar bewegen doorheen de oplossing, gaat ook meteen beschikbaar zijn wanneer uw batterij wordt opgeladen. Ecel = 3.6V Componenten: Li metaal wordt tussen C-netwerk geschoven in het anodisch compartiment. Wanneer de batterij stroom levert Ontladen: lithium metaal wordt geoxideerd, de li ionen migreren naar het kathodisch compartiment daarheen de separator. Li ionen gaan koppelen met de Co di oxide ionen die gevormd wordt (vaste stof). er worden e afgestaan als li oxideert, deze gaan naar de kathode via de geleider. Daar worden ze opgenomen door het transistiemetaal. Opladen: lithiumionen worden onttrokken aan positieve elektrode en als lithium metaal in negatieve elektrode “geschoven”. Netto: transfer van lithiumionen tussen de elektroden Kan herladen worden: heeft wel wat tijd nodig alvorens ze volledig opgeladen is (niet zoveel in elektrische auto’s. Lithium-ijzerfosfaat LFP accu Secundaire batterij: laad sneller op Lithium-ijserfosfaat (LiFePO4 of LFP) / gebruikt in voertuigen en schepen Voordelen: veilig (cellen in serie geplaatst), milieuvriendelijker dan loodaccu (want geen gebruik van een zwaar metaal), snel opladen, geen memory effect, nominale spanning van een LFP-cel is 3.2V (loodaccu: 2V/cel) dus meer spanning. Nadeel: duur 12.8V LFP-accu: 4 in serie geschakelde cellen/ 25.6V LFP-accu: 8 in serie geschakeld cellen Nieuwste ontwikkelingen – LFP met nanostructuren: nog sneller opladen, meer energie per volume, langere levensduur Loodaccumulator: Tekening Reacties Alle onderdelen uitleggen Werking Wordt gebruikt bij auto’s. Lood is een zwaar metaal en is niet zo ecologisch. Hoe werkt de batterij: Pb zal oxideren aan de anode. Er wordt vast loodsulfaat gevormd dat dicht bij de loodelektrode blijft zitten. Het is een vaste stof dus kan niet vrij bewegen in de oplossing. PbO2 gaat reduceren aan de kathode. Er wordt opnieuw loodsulfaat gevormd, wat ook tegen die elektrode blijft plakken. De reactieve deeltjes zijn vaste stoffen. het is dus niet noodzakelijk om de halfreacties fysische te scheiden en zien we in een loodaccumulator die zoutbrug niet zitten. Efficiënte herlaadbare batterij die niet al te duur is, de reactie kan makkelijk omgedraaid worden omdat de reactieproducten blijven plakken tegen de loodelektrode en is meteen beschikbaar wanneer de reactie wordt omgedraaid. Makkelijk kunnen nagaan in hoeverre de loodaccumulator opgeladen/ontladen door gebruik Leclanché cel: tekening, reactie, onderdelen en werking (= primaire batterij) Zn wordt geoxideerd = de anode. Het is hier een reactieve elektrode omdat Zn ook voorkomt in de halfreactie. Mangaan wordt gereduceerd, maar wanneer we kijken naar haar halfreactie (de halfreactie van de kathode), zien we dat er geen metaal voorkomt. We hebben wel een metaal nodig die dienst kan doen als elektrode die ervoor zorgt dat er een uitwisseling kan zijn tussen de elektronen in de oplossing en de uitwendige geleider. Er moet dus een inerte elektrode worden ingevoerd. Er wordt gebruik gemaakt van een koolstofkathode. De twee elektroden moeten fysisch gescheiden zijn. De twee elektroden zijn verbonden door een uitwendige geleider en tussen de twee elektroden wordt de verbruiker geplaatst. Deze twee compartimenten moeten ook contact hebben met elkaar (voor neutraliteit te garanderen): zoutbrug of semi permeabel membraan. Er moeten ook ionen aanwezig zijn, hierdoor blijft het neutraal want kunnen migreren door zoutbrug/semi permeabel membraan. Onderdelen: - De zinkanode: dezen anode moet gescheiden zijn van de rest van de batterij en dat doet men door gebruik te maken van de paper spacer. - Aan de andere zijde van de paper spacer zit r een voctige pasta. Deze moet vochtig zijn zodat de zouten ionen kunnen vormen. - Een laagje mangaandioxide die tegen de koolstofkathode geplakt is. Het is een vaste stof en kan dus niet vrij bewegen. - koolstofkathode Wanneer de batterij stroom levert: 1 van de producten is NH3: zal meteen oplossen in die vochtige pasta. Als de batterij snel stroom moet leveren, heel veel NH3 gas gevormd en heeft dus niet alle tijd om zich op te lossen in die pasta waardoor de batterij kan ontploffen. Ander nadeel: Ammonium ionen: zwakke zuren, zelf wanneer de batterij niet gebruikt wordt, kunnen deze corroderen. Dit kan vervangen worden door een batterij die ook Zn en Mn gebruikt, maar er wordt gewekt in basisch milieu (alkaline). Lithium batterij Lithium-batterij = primaire batterij Voordeel: kleine molaire massa en hoge oxidatiepotentiaal. Lithium heeft de grootste oxidatiepotentiaal. Heeft veel voordelen om gebruikt te worden in batterij en zeer licht materiaal Nadeel: reactiviteit van Li (bvb. reactie met water of stikstof in lucht). Het reageert zeer exotherm met water. We moeten bij het maken van deze batterij er dus op letten dat lithium volledig is afgesloten van de lucht. We kunnen ook geen water gebruiken als solvent. Vb.: Lithium/Thionylchloride: zeer groot vermogen, gebruikt voor militaire doeleinden en in ruimtevaart Grotere batterijen vanaf AAA Lithium Thionyl Chloride Li/SOCl2 3.6V hoogste energiedichtheid Kleinere batterijen als knoopcellen tot A Elektrolyse van water Elektrolyse = proces waarbij elektrische energie gebruikt wordt om een niet spontane chemische reactie te laten opgaan (als een batterij dus terug opgeladen wordt. In water 2 inerte elektroden die verbonden worden met een stroombron. Het elektrolystisch proces: water wordt gesplitst in O2 en H2, gaat niet optreden zolang de geleidbaarheid van water naar boven gaat, dan pas gaat het elektrolyseproces in actie treden. Er wordt gebruik gemaakt van een verdunde zwavelzuur opl.