1 / 47

REDOX

REDOX. Wat is redox (ook alweer)?. Redox-chemie zijn processen waarbij overdracht van elektronen plaats vindt ! (o ja, nu het er staat weet ik het weer). Voorbeelden: Accu’s, batterijen, brandstofcellen, etc. REDOX. KI-oplossing en FeCl 3 -oplossing mengen in bekerglas  I 2 neerslag !?.

oswald
Download Presentation

REDOX

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. REDOX Wat is redox (ook alweer)? Redox-chemie zijn processen waarbij overdracht van elektronen plaats vindt !(o ja, nu het er staat weet ik het weer) Voorbeelden: Accu’s, batterijen, brandstofcellen, etc mlavd@BCEC

  2. REDOX KI-oplossing en FeCl3-oplossing mengen in bekerglas  I2 neerslag !? KI-oplossing en FeCl3-oplossing in 2 bekerglazen, verbinden via electroden  lampje gaat branden  stroom !? mlavd@BCEC

  3. REDOX 2 I- I2 (s)+ 2 e- 1* 2* Fe3+ + e-  Fe2+ + 2 Fe3+ + 2 I-  2 Fe2+ + I2 (s) De elektronen gaan van I- naar Fe3+ waarbij I2 en Fe2+ ontstaan e- e- e- e- mlavd@BCEC

  4. REDOX herhalen 2 I- I2 (s)+ 2 e- 1* e- e- 2* + Fe3+ + e-  Fe2+ e- e- e- e- e- 2 Fe3+ + 2 I-  2 Fe2+ + I2 (s) e- e- De elektronen gaan van het ene bekerglas met I- door de draad en het lampje naar de het bekerglas met Fe3+. Hierbij ontstaan ook I2 en Fe2+ en gaat het lampje branden. mlavd@BCEC

  5. REDOX herhalen e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- stromen van: – pool  + pool mlavd@BCEC

  6. REDOX herhalen Overeenkomsten redox met zuur-base !! Overdracht van H+ Overdracht van e- Sterkste zuren linksboven in Binas tabel 49 Sterkste oxidatoren linksboven in Binas tabel 48 Sterkste basen rechtsonder in Binas tabel 49 Sterkste reductoren rechtsonder in Binas tabel 48 Oxidatorsterkte: hoogste V0Reductorsterkte: laagste V0 Zuursterkte: grootste KzBasesterkte: grootste Kb mlavd@BCEC

  7. REDOX herhalen : opstellen reactievergelijkingen Stap 1: zet in een tabel of de aanwezige deeltjes reductoren of oxidatoren zijn. Zet meteen ook de V0 erbij in de tabel Stap 2: bepaal de sterkste oxidator (hoogste V0 en sterkste reductor (laagste V0). NB: let ook op H2O mlavd@BCEC

  8. REDOX herhalen : opstellen reactievergelijkingen Stap 3: zoek de halfvergelijkingen op in Binas en neem deze over Stap 4: Maak m.b.v. vermenigvuldigingsfactoren het aantal elektronen bij de halfvergelijkingen van de RED en OX. Stap 5: Tel de halfvergelijkingenop tot een totaalvergelijking mlavd@BCEC

  9. REDOX: opstellen reactievergelijkingen Stap 6: bepaal het spanningsverschil van de reactieΔV = V0 oxidator – V0 reductor ΔV > 0,3 V aflopende reactie - 0,3 V < ΔV < 0,3 V evenwichtsreactie ΔV < - 0,3 V reactie verloopt niet mlavd@BCEC

  10. REDOX herhalen Oefenen met reacties: http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/redox/home.html mlavd@BCEC

  11. Redox herhalen : invloed van omgeving Zoals je ooit wel gemerkt zult hebben of nog zult merken is er een grote invloed van de omgeving op bv de corrosiesnelheid van een stuk metaal • Een stuk metaal roest heel erg langzaam in zuurstofarm zuiver water • Een stuk metaal roest in zuurstofrijk kraanwater • Een stuk metaal roest snel in aangezuurd zuurstofrijk kraanwater mlavd@BCEC

  12. Redox herhalen : invloed van omgeving • Een stuk metaal roest heel erg langzaam in zuurstofarm zuiver water H2O –0,83V Fe (-0,44V) H2O ΔV = -0,39 V  < 0,3  geen reactie mlavd@BCEC

  13. Redox herhalen : invloed van omgeving • Een stuk metaal roest snel in zuurstofrijk water ΔV = 1,26V  > 0,3V  aflopende reactie O2/H2O (0,82 V) Fe (-0,44V) H2O H2O O2 + 2 H2O + 4 e-  4 OH- (*1) 0,82V Fe  Fe2+ + 2 e- (*2) -0,44V O2 + 2 H2O + 2Fe 2 Fe2+ + 4 OH- Fe2+ + OH- Fe(OH)2 mlavd@BCEC

  14. Redox herhalen : invloed van omgeving • Een stuk metaal roest snel in aangezuurd zuurstofrijk kraanwater ΔV = 1,66V  > 0,3  aflopende reactie O2/H2O,H+ (1,23 V) Fe (-0,44V) H2O H2O 1* Ox : O2 + 4H+ + 4 e- 2 H2O (1,23 V) Red: Fe  Fe2+ + 2e- (-0,44 V) 2* 2 Fe + O2 + 4H+ Fe3+ + 2 H2O(ΔV= 1,67 V) mlavd@BCEC

  15. Redox herhalen : invloed van omgeving De omgeving heeft uiteraard ook bij andere stoffen invloed op de reactie !!! Verklaar waarom bij het mengen van ijzerpoeder met kaliumpermanganaat er een mengsel ontstaat van 2 vaste stoffen (waaronder bruinsteen) ontstaat terwijl bij het mengen van ijzerpoeder met een aangezuurd oplossing van kaliumpermanganaat dit niet zal gebeuren maar de oplossing juist helder en kleurloos wordt. mlavd@BCEC

  16. Redox herhalen : invloed van omgeving Inventarisatie:ijzerpoeder = Fe kaliumpermanganaat = KMnO4 = K+ + MnO4- bruinsteen = MnO2 aangezuurd kaliumpermanganaat = K+ + MnO4- + H+ mlavd@BCEC

  17. Redox herhalen : invloed van omgeving Stap 1+2: Stap 1+2: aangezuurd mlavd@BCEC

  18. Redox herhalen : invloed van omgeving Stap 3 t/m 6: niet aangezuurd 2* Ox : MnO4- + 2 H2O + 3 e- MnO2 + 4 OH- 3* Red: Fe  Fe2+ + 2e- 2 MnO4- + 4 H2O + 3 Fe  3 Fe2+ + 2 MnO2 + 8 OH- NB vervolgreactie: Fe2+ + 2 OH-  Fe(OH)2 (s) mlavd@BCEC

  19. Redox herhalen : invloed van omgeving Stap 3 t/m 6: aangezuurd 2* Ox : MnO4- + 8H+ + 5 e- Mn2+ + 4 H2O Red: Fe  Fe2+ + 2e- 5* 2 MnO4- + 16 H+ + 5 Fe  5 Fe2+ + 2 Mn2+ + 4 H2O mlavd@BCEC

  20. REDOX: electrochemische cel Simulatie 1: http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/electroChem/voltaicCell20.html Simulatie 2: http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/animations/CuZncell.html Simulatie 3: Zn/Zn2+//H+/Pthttp://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/animations/SHEZnV7.html mlavd@BCEC

  21. REDOX: batterijen Zn + 2 MnO2 + H2O  Zn(OH)2 + Mn2O3 Zn + Ag2O  Zn(OH)2 + 2 Ag mlavd@BCEC

  22. REDOX: batterijen Bij batterijen/accu’s treedt een elektrochemische reactie op. Bij batterijen/accu’s is de hoeveelheid chemicaliën die in de batterij of accu aanwezig is bepalend voor de capaciteit. mlavd@BCEC

  23. REDOX: batterijen Zaklantaarnsimulatie: http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/animations/flashlight.html ‘droge batterij’-simulatie: http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/animations/ZnCbatteryV8web.html mlavd@BCEC

  24. REDOX: Overeenkomsten tussen batterijen en electrochemische cellen e- e- e- e- e- e- e- – = red en + = ox e- gaan van red  ox - Red e- + Ox e- ‘zoutbrug’ of electroliet nodig ΔV= Vox – Vred Als red of ox ‘op’ is  geen reactie  geen ΔV mlavd@BCEC

  25. REDOX: loodaccu Simulatie 1: http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/animations/PbbatteryV9web.html Simulatie 2: http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/animations/PbbatteryV8web.html mlavd@BCEC

  26. REDOX: corrosie Als op metaal waterdruppels aanwezig zijn ontstaat er een elektrochemische cel waardoor ijzer (red) in oplossing gaat en zuurstofrijk water (ox) reageert  roest mlavd@BCEC

  27. REDOX: corrosie Als 2 verschillende metalen elkaar raken ontstaat ook een potentiaal verschil en zal er galvanische corrosie op gaan treden. Hierbij lost de sterkste reductor op en reageert op het oppervlak van het andere metaal het zuurstofrijke water als oxidator. mlavd@BCEC

  28. REDOX: corrosiebescherming Door op een metaal een laagje van Zn (sterkere red) aan te brengen kan je het onderliggende metaal beschermen Voordeel: dit laagje zal eerst ‘op moeten gaan’ voor de corrosie van de onderliggende laag verder door zal gaan. Nadeel: dit laagje Zn ziet er niet mooi glimmend maar juist dof uit. mlavd@BCEC

  29. REDOX: corrosiebescherming Door op een metaal een laagje van een ander metaal (sterkere ox) aan te brengen kan je het onderliggende metaal beschermen Voordeel: dit laagje kan mooi glimmend zijn en er ‘duur’ uit zien. Nadeel: bij beschadiging zal het corrosieproces van de onderliggende laag heel snel verder door gaan.(let dus op bij conservenblikken) mlavd@BCEC

  30. REDOX: corrosiebescherming kathodisch beschermen  spanning op buis geleidende verbonden met elektrode in de grond. mlavd@BCEC

  31. REDOX: corrosiebescherming Mg, Al, Zn, grafiet geleidend verbinden met buis lossen eerder op Nadeel: vervangings- + milieukosten mlavd@BCEC

  32. REDOX: corrosiebescherming Zn-blokken lossen eerder op Nadeel: meer weerstand van schip, vervangings- + milieukosten mlavd@BCEC

  33. REDOX: loodaccu reacties Stroom levering  ontladen: Ox (+): PbO2 + 4 H+ + SO42- + 2e-  PbSO4 + H2O Red (-): Pb + SO42- PbSO4 + 2 e- PbO2 + 4 H+ + Pb + 2 SO42- 2 PbSO4 + 2 H2O Opladen (= vorm van elektrolyse): PbSO4 + H2O  PbO2 + 4 H+ + SO42- + 2e- PbSO4 + 2 e- Pb + SO42- 2 PbSO4 + 2 H2O PbO2 + 4 H+ + Pb + 2 SO42- mlavd@BCEC

  34. Electrolyse: algemeen Principe van elektrolyse (gedwongen redox) is gelijk aan ‘normale’ (spontane) redoxreacties Sterkste oxidator en sterkste reductor reageren Verschil: Sterkste oxidator reageert aan de negatieve pool (hier komen de e- uit die de oxidatoren nodig hebben) en sterkste reductor reageert aan de positieve pool(hier gaan de e- naar toe die de reductoren afgeven mlavd@BCEC

  35. Redox: electrolyse Het principe blijft gelijk aan de normale ‘spontane’ processen van redox. De sterkste oxidator en reductor reageren Alleen reageert de sterkste oxidator aan de – pool en sterkste reductor aan de + pool mlavd@BCEC

  36. Redox: electrolyse Simulatie: http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/electroChem/electrolysis10.html mlavd@BCEC

  37. Redox: electrolyse Doordat we de lading van 1 electron kennen is het ook te berekenen hoeveel elektronen bij welke stroomsterkte er per tijdseenheid passeren/reageren 1 elektron = 1,6*10-19 C 1 mol elektronen = 96400C (= constante van Faraday) 1 A = 1 C/s = 1/(1,6*10-19 C/e) = 6,25*1018 e/s= 1,04*10-5 mol e-/s mlavd@BCEC

  38. Redox: electrolyse Bereken hoeveel gram Cu maximaal neerslaat in 1 uur tijd uit een Cu2+-oplossing bij een stroomsterkte van 10,00 A. 10,00 A = 1,04*10-4 mol e-/s = 0,3744 mol e- 0,3744 mol e- = 0,3744/2 mol Cu = 11,05 g mlavd@BCEC

  39. Redox: electrolyse Bereken de stroomsterkte die nodig is om gedurende 1 jaar de [Zn2+] in een 5 m3/u stroom afvalwater (dichtheid = 1,000 kg/L) te verlagen van 1,00*10-2 M naar 5,00 mppm. In: 0,01 M * 5000 * 24 * 365 = 438000 mol/jr Uit: 5,00 ppm = 5 g/m3 = 5 * 5*24*365 = 219000 g/jr = 3348,6 mol/jr Verwijderd = 438000 mol/jr (in) - 3348,6 mol/jr (uit) = 434652 mol/jr Nodig 2 e-/mol Zn2+ 869303 mol e- /jr mlavd@BCEC

  40. Redox: electrolyse 8,69*105 mol e-* 9,648*105 C*(mol e)-1/jr = 8,39*1011 C/jr Want 1 mol e- = 9,648*105 C (=constant van faraday zie BinasT7) 8,39*1011 C/jr = 26,6*103 C/s = 26,6*103 A mlavd@BCEC

  41. Electrolyse: koperproductie zuiver Cu2+ slaat neer op negatieve elektrode Positieve elektrode lost op = verontreinigde Cu-staaf verontreinigingen worden afgevoerd mlavd@BCEC

  42. Electrolyse: Al-productie mlavd@BCEC

  43. Electrolyse: productie van chloor mbv kwik-elektrolyse Nadeel ?? Kwik is zeer (milieu)schadelijk mlavd@BCEC

  44. Electrolyse: productie van chloor mbv membraam-elektrolyse mlavd@BCEC

  45. Titreren Simulatie: http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/redoxNew/redox.html mlavd@BCEC

  46. Leuk Redox filmpje Thermiet: http://video.google.com/videoplay?docid=-7231843493488769585 Alkalimetalen: http://www.youtube.com/watch?v=Ft4E1eCUItI&feature=related mlavd@BCEC

  47. And now for something completely different(maar ook leuk) http://www.youtube.com/watch?v=aA5Wggf7ftI&feature=related http://video.google.nl/videoplay?docid=-7525014357509994289&q=brainiac http://www.youtube.com/watch?v=Eb54iaXaqik&feature=related http://video.google.com/videoplay?docid=-6343218882618828140 http://video.google.com/videoplay?docid=-8014354858921252855 http://video.google.com/videoplay?docid=-8666853249964284510&q=type%3Agpick mlavd@BCEC

More Related