Elektrochemische cellen: reductor, oxidator en elektrodes
In een elektrochemische cel wordt een chemische reactie omgezet in elektrische stroom. Bij het examen moet je kunnen uitleggen welke elektrode positief of negatief is.
In een elektrochemische cel verlopen twee halfreacties in twee gescheiden ruimten. Aan de ene elektrode staan deeltjes elektronen af, aan de andere nemen deeltjes elektronen op.
De stof die elektronen afstaat is de reductor. De stof die elektronen opneemt is de oxidator. Als je weet welke stof elektronen opneemt, weet je ook welke elektrode de positieve is.
De elektronen stromen via een externe verbinding, bijvoorbeeld een draad met een lampje. Ze gaan van de negatieve elektrode naar de positieve elektrode. Aan de negatieve elektrode ontstaan de elektronen, aan de positieve elektrode worden ze verbruikt.
Het elektrolyt geeft de lading in de cel de weg. Het bevat ionen die van de ene elektrode naar de andere bewegen. Er stromen dus geen elektronen door het elektrolyt.
De stroomsterkte is de hoeveelheid lading die per seconde door de externe verbinding stroomt. Hoe meer elektronen per seconde overgaan, hoe groter de stroomsterkte.
Bij het opstellen van een halfreactie kun je deze controles gebruiken:
- Staan er elektronen links van de pijl, dan is de stof een reductor.
- Staan er elektronen rechts van de pijl, dan is de stof een oxidator.
Onthoud
Een reductor staat elektronen af en wordt daarbij zelf geoxideerd.
Een oxidator neemt elektronen op en wordt daarbij zelf gereduceerd.
Op de positieve elektrode vindt de reductie plaats, dus daar worden elektronen opgenomen.
Elektronen stromen door de externe verbinding, ionen door het elektrolyt.
De stroomsterkte geeft aan hoeveel lading per seconde door de cel stroomt.
Voorbeeld uit een echt examen
ex1
Is de C-MnO₂-elektrode in de ammoniak-brandstofcel de positieve of de negatieve elektrode? Leg dat uit.
- 1
Bij de C-MnO₂-elektrode reageert zuurstof volgens halfreactie a.
Veelgemaakte fouten
Leerlingen verwisselen vaak de positieve en negatieve elektrode, terwijl je moet kijken waar elektronen worden opgenomen: daar is de elektrode positief.
Leerlingen denken dat elektronen door het elektrolyt stromen, maar dat zijn de ionen; de elektronen gaan door de externe verbinding.
Leerlingen noemen de stof die het eerst in de reactie staat de oxidator, maar je bepaalt de oxidator door te kijken welke stof elektronen opneemt.
Snel checken
In een elektrochemische cel stromen de elektronen via de externe verbinding. In welke richting stromen ze?
In het zalmbatterijtje reageert lithium volgens Li → Li⁺ + e⁻. Welke stof is de reductor?