Stack: wat het is, hoe het werkt en typen

protection click fraud

DE accu is een systeem waar de oxidatie-reductiereactie plaatsvindt. In dit apparaat wordt de chemische energie die bij de spontane reactie wordt geproduceerd, omgezet in elektrische energie.

Oxidatie- en reductiereacties vinden gelijktijdig plaats in een cel. Wanneer een soort oxidatie ondergaat, doneert het elektronen aan de andere soort, die bij ontvangst reductie ondergaat.

Daarom is degene die oxidatie ondergaat het reductiemiddel en degene die reductie ondergaat is het oxidatiemiddel.

DE oxidatie treedt op wanneer een soort elektronen verliest en een kation wordt: A → A⁺ + en^-.

DE vermindering treedt op wanneer een soort elektronen krijgt en elektrisch neutraal wordt: B⁺ + en^- → B.

In de chemische vergelijkingen is dit elektronenoverdracht wordt aangetoond door de verandering in het oxidatiegetal (nox).

Reductiereacties vinden plaats in de cellen en de elektrische stroom ontstaat met de migratie van elektronen van de negatieve naar de positieve pool.

Hoe werkt een stapel?

Een redoxreactie kan in het algemeen worden weergegeven door de vergelijking:

instagram story viewer

A + B⁺ → A⁺ + B

Waar,

A: stof die wordt geoxideerd, verliest elektronen, verhoogt zijn waarde en is het reductiemiddel.
B: stof die reductie ondergaat, elektronen opneemt, oxidatie vermindert en het oxidatiemiddel is.

Zie in de volgende afbeelding hoe dit proces kan worden weergegeven.

Het systeem, verdeeld in twee semicellen en gevormd door twee metalen elektroden die extern zijn verbonden door een geleidende draad, werd in 1836 ontwikkeld door John Frederic Daniell (1790-1845).

De batterij bestaat uit twee elektroden, verbonden door een geleidende draad, en een elektrolyt, waar de ionen zijn. De elektrode is het vaste geleidende oppervlak dat de uitwisseling van elektronen mogelijk maakt.

anode: elektrode waarbij oxidatie optreedt. Het is ook de minpool van de batterij.
Kathode: elektrode waarbij reductie optreedt. Het is ook de positieve pool van de batterij.

In de bovenstaande afbeelding is metallisch zink de anode en ondergaat het de oxidatie. Metallisch koper is de kathode en ondergaat reductie. De migratie van elektronen (e-) vindt plaats van de anode naar de kathode via de geleidende draad.

De reacties die optreden in het beeldsysteem zijn:

anode (oxidatie): Zn_(s) → Zn²_(hier)+ 2e^-
Kathode (reductie): Cu²⁺_(hier) + 2e^- → kont_(s)
algemene vergelijking: Zn_(s)+ kont²⁺_(hier) → kont_(s)+ Zn²⁺_(hier)

Zink is een metaal met een grotere neiging om elektronen te verliezen en daarom worden in de oplossing kationen gevormd. De zinkelektrode begint te verslijten en verliest massa omdat zink in oplossing vrijkomt bij het vormen van Zn-kationen²⁺.

De elektronen van de anode arriveren bij de kathode en de metaalkationen worden bij ontvangst omgezet in metallisch koper, dat op de elektrode wordt afgezet en zijn massa vergroot.

De zoutbrug is een ionenstroom die verantwoordelijk is voor de circulatie van ionen in het systeem om het elektrisch neutraal te houden.

batterijtypes

In een cel wordt de neiging van chemische soorten om elektronen te ontvangen of af te staan bepaald door het reductiepotentieel.

De component met het hoogste reductiepotentieel heeft de neiging om reductie te ondergaan, dat wil zeggen om elektronen te winnen. De soort met het laagste reductiepotentieel en bijgevolg het hoogste oxidatiepotentieel heeft de neiging elektronen over te dragen.

Bijvoorbeeld in de redoxreactie Zn⁰_(s) + kont²⁺_(hier)→ kont⁰_(s) + Zn²⁺_(hier)

Zink oxideert en doneert elektronen omdat het een reductiepotentieel E. heeft⁰= -0,76V, minder dan het reductiepotentieel van koper E⁰ = +0,34V en daarom ontvangt het elektronen en ondergaat het reductie.

Zie hieronder voor andere voorbeelden van stapels.