Transcript Zn 2+ (aq) - Pharmocol
Slide 1
Indeks
BATTERYE
1
Slide 2
Indeks
Battery Ondersoek
Ooreenkomste tussen Elektrolitiese en Galvaniese Sel
Beskrywing en Illustrasie van Galvaniese Sel
Wetenskaplike Verslag
Galvaniese sel - Geskiedenis
Galvaniese sel – Komponente en Reaksies
Galvaniese sel - Werking
Galvaniese sel – Reduksie Potensiaal Tabel
Verskille tussen Elektrolitiese en Galvaniese Sel
Litium-kadmium en Sink-koolstof Battery
Indeks
Gebruikte Battery
Tipe Battery
Battery – Gelykstroom of Wisselstroom
Battery – Mediese Toepassing
2
Slide 3
Indeks
BATTERY ONDERSOEK:
Kies ten minste vier verskillende batterye by die plaaslike winkel.
Ontwerp 'n eenvoudige eksperiment wat jy kan uitvoer om vas te
stel watter produk die meeste koste effektief is.
Ontwerp 'n geskrewe verslag wat ooreenstem met die vereistes
van 'n goeie wetenskaplike verslag.
3
Slide 4
Indeks
Battery A
Battery B
Battery C
Battery D
Skakel vier verskillende battery aan ’n vier identiese elektriese toestelle bv. ‘n flits.
Skakel die toestel (flits) aan en neem die tyd wat die neem totdat elk van die flitse
nie meer lig-energie uitstraal nie (nie meer brand nie).
Voltooi die volgende tabel vir elk van die batterye.
4
Slide 5
Indeks
Wetenskaplike Verslag:
Ondersoekende vraag:
Is battery wat die duurste is die mees koste effektief?
Hipotese:
Battery wat die duurste is, is die mees koste effektief.
5
Slide 6
Indeks
Resultate:
Naam van
Battery
Koste van
battery
(R)
Lewensduur
(min)
Koste per
min
Koste
effektiwiteit
(1 - 4)*
Battery A
Battery B
Battery B
Battery B
* 1: mees effektiewe ; 4: minste effektief
6
Slide 7
Indeks
Interpretasie en Bespreking van Resultate:
Beskryf die resulate in terme van
Orde van koste effektiweit – watter een is meeste en minste effektief
-
Verskillende vervaardigers gebruik verskillende materiale.
-
Al die chemiese reaksie nie dieselfde effektiwiteit nie.
-
-
Batterye se elektrisiteit geleidingsvermoë verskil .
Chemiese stowwe in die battery nie van dieselfde kwalitiet nie.
-
-
Redes vir verskil in koste effektiwiteit
Batterye nie goed met metaal houer geseël nie.
Verskillende konsentrasie van chemiese stowwe in die battery.
7
Slide 8
Indeks
Gevolgtrekking:
Antwoord die hipotese.
Bv. Duurder batterye se koste effektiwiteit is
meer (minder) as goedkoop battery.
8
Slide 9
Indeks
GALVANIESE SEL
GESKIEDENIS
9
Slide 10
Indeks
Luigi Galvani
was die eerste persoon wat dit waargeneem het dat
elektrisiteit opgewek kan word wanneer verskillende
metale (elektrodes) kontak maak met ’n oplossing
waardeur elektrisisteit gelei kan word.
(Galvaniese sel)
Alessandro Volta
het hierdie inligting gebruik en die eerste elektrochemiese
sel ontwikkel wat bestaan het uit metaalelektrodes en
oplossings waardeur elektrisiteit gelei kan word.
Volta het ook die battery vervaardig wat bestaan het uit
verskeie elektrochemiese selle wat aan mekaar geskakel is.
(Volt – eenheid van potensiaalverskil)
10
Slide 11
Indeks
GALVANIESE SEL
KOMPONENTE EN CHEMIESE REAKSIES
11
Slide 12
Indeks
Galvaniese selle is ook bekend as Voltaise selle (Na aanleiding van die bydrae van Alessandro
Volta tot die ontwikkeling vanb die galvaniese sel
i.
ii.
iii.
’n Galvaniese sel bestaan uit
twee metaalgeleiers bekend as elektrodes.
soutoplossing waardeur elektrisiteit gelei kan word.
twee halfselle, elk met ’n elektrode en oplossing wat elektrisiteit kan gelei.
’n Chemiese proses bekend as oksidasie vind plaas in die een halfsel en hierdie reaksie stel
elektrone vry.
’n Chemiese proses bekend as reduksie vind plaas in die een halfsel en hierdie reaksie neem
elektrone op.
Die vloei van elektrone vanf die oksidasie reaksie na die reduksie reaksie vind plaas wanneer
die twee halfselle (oksidasie en reduksie halfselle) met ’n eksterne elektriese geleier aan
mekaar verbind word.
12
Slide 13
Indeks
KATODE:
Die elektrode (metaal) waar reduksie plaasvind is bekend as die katode.
In galvaniese selle besit die katode altyd ’n positiewe elektriese lading.
ANODE:
Die elektrode (metaal) waar oksidasie plaasvind is bekend as die anode.
In galvaniese selle besit die anode altyd ’n negatiewe elektriese lading.
13
Slide 14
Indeks
RIGTING VAN ELEKTRON (ELEKTRIESE STROOM) VLOEI:
Die elektrone wat tydens oksidasie by die anode vrygestel word beweeg deur die eksterne
elektriese geleier na die katode waar die oksideermiddel ‘n chemise proses bekend as reduksie
ondergaan deur die elektrone op te neem.
14
Slide 15
Indeks
SPONTANITEIT:
Die chemiese reaksies wat in ’n galvaniese sel plaasvind is bekend as altyde spontane chemiese
reaksies en benodig geen eksterne energie om te plaas te vind nie. .
VLOEI VAN IONE:
Tydens die werking vandie galvaniese sel beweeg positiewe metaalione (katione) wat tydens
oksidasie gevorm word vanaf die halfsel waar oksidasie plaasvind (ANODE) na die halfsel waar
reduksie plaasvind (KATODE). Die beweging van die metaalione vind plaas deur ’n gedeelte van
die galvaniese sel bekend as ’n soutbrug.
15
Slide 16
Indeks
GALVANIESE SEL
WERKING
16
Slide 17
Indeks
Wanneer twee halfselle bestaande uit ’n metaal elektrode en soutoplossing wat elektrisiteit kan
gelei aan mekaar verbind word sal
die een halfsel elektrone verskaf. Die stof wat elektone verskaf ondergaan oksidasie en is die
reduseermiddel. Die vermoë van die stof in hierdie halfsel om oksidasie te ondergaan is baie
groter as die vermoë van die stof in die ander halfsel om oksidasie te ondergaan.
die een halfsel elektrone opneem. Die stof wat elektone opneem ondergaan reduksie en is
die oksideermiddel. Die vermoë van die stof in hierdie halfsel om reduksie te ondergaan is
baie groter as die vermoë van die stof in die ander halfsel om reduksie te ondergaan.
Die relatiewe vermoë van stowwe om reduksie te ondergaan word opgesom in die reduksie
potensiaal tabel.
17
Slide 18
Indeks
GALVANIESE SEL
REDUKSIE POTENSIAAL TABEL
18
Slide 19
Indeks
E0 (VOLTS)
HALF-REACTIONS
Li+ + e
-
Li
K+ + e-
-3.05
K
-2.92
Ba2+ + 2e-
Ba
-2.90
Ca2+ + 2e-
Ca
-2.76
Na+ + e-
Na
-2.71
Mg2+ + 2e-
Mg
-2.37
Al3+ + 3e-
Al
-1.66
Mn2+ + 2e-
-1.18
Mn
2H2O + 2e-
H2(g) + 2OH-
Zn2+ + 2e-
-0.76
Zn
Cr2+ + 2e-
Cr
-0.74
Fe2+ + 2e-
Fe
-0.44
Cr3+ + e-
Cr2+
-0.41
Cd2+ + 2e-
Cd
-0.40
CO2+ + 2e-
CO
-0.28
Ni2+ + 2e-
-0.25
Ni
Sn2+ + 2e-
-0.14
Sn
Pb2+ + 2e-
Pb
-0.13
Fe3+ + 3e-
Fe
-0.04
2H+ + 2e-
0.00
H2(g)
S + 2H+ + 2eSn4+ + 2e-
Sn2+
Cu2+ + e-
+0.16
Cu+
SO2(g) + 2H2O
Cu2+ + 2e-
SO2 + 4H+ + 4eCu
I2 + 2e-
2I-
4OH-
+0.40
+0.45
+0.52
+0.54
H2O2
Fe2+
Ag+ + e-
NO2(g) + H2O
Ag
+0.80
NO3- + 4H+ + 3e-
NO(g) + 2H2O
2H2O
MnO2 + 4H+ + 2e-
Mn2+ + 2H2O
Cr2O72- + 14H+ + 6e-
2Cr3+ + 7H2O
Co3+ + eF2(g) + 2e-
Mn2+ + 4H2O
Co2+
2F-
Indien twee reaksies met mekaar vergelyk word sal
die reaksie met die hoogste Volt-waarde reduksie
ondergaan en die ander reaksie sal oksidasie
ondergaan.
+0.96
+1.23
+1.28
+1.33
+1.36
2Cl-
MnO4- + 8H+ + 5e-
die reaksie.
+1.06
2Br-
O2(g) + 4H+ + 4e-
Cl2(g) + 2e-
te ondergaan word bepaal deur die Volt-waarde van
+0.78
+0.78
Hg(l)
Br2(l) + 2e-
+0.68
+0.77
NO3- + 2H+ + eHg2+ + 2e-
+0.17
S + 2H2O
O2(g) + 2H+ + 2eFe3+ + e-
Die vermoë van die reaksie om reduksie
+0.34
Cu
Cu1+ + e-
tabel voorgestel.
+0.15
SO42- + 4H+ + 2eO2 + 2H2O + 4e
+0.14
H2S(g)
’n Aantal reduksie reaksies se potensiaal word op die
-0.83
+1.51
+1.82
+2.87
19
Slide 20
Indeks
VERSKILLE
TUSSEN
ELEKTROLITIESE
EN
GALVANIESE
SELLE
20
Slide 21
Indeks
GALVANIESE SEL
ELEKTROLITIESE SEL
Chemiese energie word omgeskakel
na elektriese energie.
Elektriese energie word omgeskakel
na chemiese energie.
Redoksreaksie is spontaan –
Geen elektriese sel in die stroombaan.
Redoksreaksie is nie-spontaan –
Elektriese sel is deel van stroombaan.
Anode is negatief.
Katode is positief.
Twee verskillende elektrodes is
in verskillende oplossings.
Soutbrug verbind die twee
halfselle.
Katode is negatief.
Anode is positief.
Twee identiese elektrodes is in
dieselfde oplossing.
Geen soutbrug is nodig nie.
21
Slide 22
Indeks
OOREENKOMSTE
TUSSEN
ELEKTROLITIESE
EN
GALVANIESE
SELLE
22
Slide 23
Indeks
•
Redoksreaksie vind in beide selle plaas
• Oksidasie vind by anode plaas
• Reduksie vind by katode plaas
• Anione beweeg na anode
• Katione beweeg na katode
• In eksterne stroom vloei die elektrone vanaf
die anode na katode.
23
Slide 24
Indeks
BESKRYWING EN
ILLUSTRASIE
VAN
GALVANIESE SEL
24
Slide 25
Indeks
’n Galvaniese sel is ’n battery waar chemiese energie
na elektriese energie omgeskakel word.
Twee chemiese prosesse vind plaas in ’n galvaniese sel:
Oksidasie - vrystelling van elektrone deur ’n chemiese
stof.
Reduksie – opneem van elektrone deur ’n chemiese
stof.
25
Slide 26
Indeks
Ammeter:
Elektriese geleier:
Elektrone vloei
die geleier
Koper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
Meet die sterkte van
die elektriese stroom wat deur
die elektriese geleier vloei.
A
K+(aq)
NO3-(aq)
NO3-(aq)
K+(aq)
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Cu2+(aq)
SO4 2-(aq)
Blou koper(II)sulfaatoplossing:
CuSO4(S) → Cu2+(aq) + SO42-(aq)
Cu2+-ione veroorsaak dat die
oplossing ’n blou kleur vertoon.
Glaswol:
Verhoed dat die
soutoplossing vanuit die
soutbrug vloei.
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq)
Kleurlose sink(II)sulfaatoplossing:
ZnSO4(S) → Zn2+(aq) + SO42-(aq)
Zn2+-ione veroorsaak dat die
oplossing ’n kleurloos vertoon.
26
Slide 27
Indeks
A
Koper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
NO3-(aq)
K+(aq)
NO3-(aq)
K+(aq)
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Cu2+(aq)
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq)
SO4 2-(aq)
Wanneer die Sink-metaal, Zn(s) indirek met die koperione (Cu2+(aq) kontak maak sal die
sinkmetaal oksidasie ondergaan volgens die volgende oksidasie reaksie.
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2 e27
Slide 28
Indeks
A
Koper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
ANODE
NO3-(aq)
K+(aq)
NO3-(aq)
K+(aq)
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Cu2+(aq)
SO4 2-(aq)
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq)
Die gedeelte van die galvaniese sel waar oksidasie plaasvind is bekend as die
Oksidasie halfsel en die sink elektrode is bekend as die Anode.
28
Slide 29
Indeks
A
Koper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
ANODE
NO3-(aq)
K+(aq)
NO3-(aq)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Cu2+(aq)
Zn2+-ione vermeerder.
SO4 2-(aq)
K+(aq)
Zn2+
Zn2+(aq)
(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq) Zn2+
(aq)
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
Massa van
anode
verminder.
Tydens oksidasie word sink-ione (Zn2+-ione) gevorm vanaf die Zn-metaal en die
sink-ione gaan in oplossing by die ANODE ; die aantal Zn2+-ione in oplossing by anode
vermeerder.
Die massa van die anode (Zn-elektrode of Anode) verminder
29
Slide 30
Indeks
e-
eKoper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
e-
A
eANODE
NO3-(aq)
K+(aq)
NO3-(aq)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Cu2+(aq)
SO4 2-(aq)
K+(aq)
Zn2+
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
Zn2+(aq)
(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq) Zn2+
(aq)
Tydens oksidasie word elektrone (e-) gevorm vanaf die Zn-metaal en die
elektrone beweeg vanaf die ANODE deur die elektriese geleier na die Koper-elektrode; ‘n lesing sal sigbaar
wees op die ammeter wat die sterkte van die elektriese stroom deur die geleier aandui.
Die vloei van elektrone deur die geleier verteenwoordig elektriese energie.
30
Slide 31
Indeks
e-
e-
e-
A
eANODE
Koper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
NO3-(aq)
e-
K+(aq)
NO3-(aq)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Cu2+(aq)
K+(aq)
Zn2+
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
Zn2+(aq)
(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq) Zn2+
(aq)
SO4 2-(aq)
Wanneer die elektrone deur die kopermetaal beweeg word dit aangetrek deur die positief gelaaide Cu2+ione in die oplossing. Die elektrone word opgeneem deur die Cu2+-ione met die vorming van kopermetaaL
en tydens die proses ondergaan die Cu2+-ione reduksie volgens die volgende reaksie:
Cu2+(aq) + 2 e- → Cu(s)
31
Slide 32
Indeks
e-
e-
A
eANODE
Koper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
NO3-(aq)
eOplossing
raak
kleurloos.
e-
K+(aq)
NO3-(aq)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Cu2+(aq)
K+(aq)
Zn2+
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
Zn2+(aq)
(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq) Zn2+
(aq)
SO4 2-(aq)
Cu2+(aq) + 2 e- → Cu(s)
Wanneer die koperione (Cu2+) reduksie ondergaan verander die koperione na kopermetaal
(Cus) wat op die koper elektrode neerslaan. Die massa van koperelektrode vermeerder en die
aantal koperione (Cu2+) in die oplossing verminder. Die oplossing raak kleurloos.
32
Slide 33
Indeks
e-
e-
A
eKATODE
Koper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
Massa van
Katode
vermeerder.
e-
NO3-(aq)
e-
ANODE
K+(aq)
NO3-(aq)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Cu2+(aq)
K+(aq)
Zn2+
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
Zn2+(aq)
(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq) Zn2+
(aq)
SO4 2-(aq)
Cu2+(aq) + 2 e- → Cu(s)
Die elektrode waar reduksie plaasvind is bekend as die katode.
Die massa van die katode neem toe wanneer reduksie plaasvind.
33
Slide 34
Indeks
e-
e-
e-
A
eKATODE
Koper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
NO3-(aq)
ANODE
K+(aq)
NO3-(aq)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Massa van
Katode
vermeerder.
REDUKSIE
HALFSEL
SO4 2-(aq)
K+(aq)
Zn2+
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
Zn2+(aq)
(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq) Zn2+
(aq)
OKSIDASIE
HALFSEL
Die houer waar oksidasie plaasvind (by die anode) is bekend as die oksidasie halfsel.
Die houer waar reduksie plaasvind (by die katode) is bekend as die reduksie halfsel.
Die aantal positiewe ladings in die oksidasie halfsel is baie hoog.
Die aantal positiewe ladings in die reduksie halfsel is baie laag.
Die gakvaniese sel (bestaande uit die reduksie en oksidasie halfselle) is nie elektriese neutraal nie.
34
Slide 35
Indeks
e-
e-
e-
A
eKATODE
Koper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
NO3-(aq)
ANODE
K+(aq)
NO3-(aq)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Massa van
Katode
vermeerder.
REDUKSIE
HALFSEL
SO4 2-(aq)
K+(aq)
Zn2+
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
Zn2+(aq)
(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq) Zn2+
(aq)
OKSIDASIE
HALFSEL
Om te verseker dat die galvaniese sel elektriese neutraal is beweeg:
positiewe ione (K+) vanuit die soutbrug na die reduksie halfsel.
positiewe ione (Zn2+) vanaf die oksidasie halfsel na soutbrug en die reduksie halfsel.
negatiewe ione kan ook vanaf die reduksie halfsel en soutbruk na die oksidasie halfsel beweeg.
35
Slide 36
Indeks
e-
eKoper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
A
eKATODE
NO3-(aq)
ANODE
K+(aq)
NO3-(aq)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Massa van
Katode
vermeerder.
REDUKSIE
HALFSEL
e-
K+(aq)
Zn2+
Zn2+(aq)
(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq) Zn2+
(aq)
SO4 2-(aq)
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
OKSIDASIE
HALFSEL
Funksie van die soutbrug:
voltooi die galvaniese sel (elektriese stroombaan).
Verseker dat die sel elektriese neutraal bly deurdat anione (SO42- en NO-3) katione (K+ en Zn2+) deur die soutbrug
tussen die reduksie halfsel en oksidasie halfsel beweeg.
36
Slide 37
Indeks
e-
e-
e-
A
eKATODE
Koper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
NO3-(aq)
ANODE
K+(aq)
NO3-(aq)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Massa van
Katode
vermeerder.
REDUKSIE
HALFSEL
K+(aq)
Zn2+
Zn2+(aq)
(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq) Zn2+
(aq)
SO4 2-(aq)
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
OKSIDASIE
HALFSEL
Oksideermiddel en Reduseermiddel:
Die Zn-metaal atome ondergaan oksidasie : skenk elektrone
Die Cu2+-ione ondergaan reduksie : neem elektrone op
Zn-metaal atome is die reduseermiddel
Cu2+-ione is die oksideermiddel.
37
Slide 38
Indeks
e-
eKoper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
A
eKATODE
NO3-(aq)
ANODE
K+(aq)
NO3-(aq)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Massa van
Katode
vermeerder.
REDUKSIE
HALFSEL
e-
K+(aq)
Zn2+
Zn2+(aq)
(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq) Zn2+
(aq)
SO4 2-(aq)
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
OKSIDASIE
HALFSEL
Selpotensiaal:
Die selpotensiaal van ‘’n galvaniese sel is ’n aanduiding van die hoeveel chemiese energie wat tydens die oksidasie en
reduksie reaksies omgeskakel kan word na elektiese energie.
Die hoeveelheid chemiese energie wat tydens die oksidasie en reduksie reaksies na elektriese reaksies omgeskakel kan
word word bereken word vanaf ‘n tabel bekend as die
REDUKSIE POTENSIAAL TABEL.
38
Slide 39
Indeks
REDUKSIE POTENSIAAL TABEL:
E0 (VOLTS)
HALF-REACTIONS
Li+ + e
-
Li
K+ + e -
-3.05
K
-2.92
Ba2+ + 2e-
Oksidasie Halfreaksie:
Zn(s) →
Zn2+(aq)
+ 2
E0
= - 0,76 V
e-
Ba
Ca
-2.76
Na+ + e-
Na
-2.71
Mg2+ + 2e-
Mg
-2.37
Al3+ + 3e-
Al
-1.66
Mn2+ + 2e2H2O + 2e-
H2(g) + 2OH-
Zn2+ + 2eCr2+ + 2e-
Cr
-0.74
Fe2+ + 2e-
Fe
-0.44
Cr3+ + e-
Cr2+
-0.41
Cd2+ + 2e-
Cd
-0.40
CO2+ + 2e-
CO
-0.28
+ 2
e-
→ Cu(s)
-0.25
Ni
-0.14
Sn
Pb2+ + 2e-
Pb
-0.13
Fe3+ + 3e-
Fe
-0.04
2H+ + 2e-
Cu2+(aq)
0.00
H2(g)
S + 2H+ + 2e-
Sn2+
Cu2+ + e-
+0.15
+0.16
Cu+
SO42- + 4H+ + 2e-
SO2(g) + 2H2O
Cu2+ + 2eO2 + 2H2O + 4e
-
Cu1+ + e-
Cu
I2 + 2e-
2I-
4OH-
+0.40
S + 2H2O
+0.45
+0.52
+0.54
O2(g) + 2H+ + 2e-
H2O2
Fe3+ + e-
Fe2+
Ag+ + e-
NO2(g) + H2O
Ag
+0.80
NO3- + 4H+ + 3e-
NO(g) + 2H2O
2H2O
MnO2 + 4H+ + 2e-
Mn2+ + 2H2O
Cr2O72- + 14H+ + 6e-
2Cr3+ + 7H2O
Cl2(g) + 2e-
Mn2+ + 4H2O
Co2+
2F-
+1.23
+1.28
+1.33
+1.36
2Cl-
MnO4- + 8H+ + 5e-
+0.96
+1.06
2Br-
O2(g) + 4H+ + 4e-
F2(g) + 2e-
+0.78
+0.78
Hg(l)
Br2(l) + 2e-
+0.68
+0.77
NO3- + 2H+ + eHg2+ + 2e-
+0.17
+0.34
Cu
SO2 + 4H+ + 4e-
Co3+ + e-
+0.14
H2S(g)
Sn4+ + 2e-
Berekening van die sel potensiaal (E0):
E0 = E0(oksidasie halfreaksie) - E0(reduksie halfreaksie)
= (+ 0,34 V) – (-0,76 V)
= + 0,34 V + 0,76 V
= + 1,10 V
Die positiewe waarde dui aan dat die oksidasie en
Reduksie reaksies spontaan sal plaasvind.
Die waarde van 1,10 V dui aan dat die sel 1,1 Joule energie
Vir 1 Coulomb elektriese lading (elektrone) verskaf wanneer dit vanaf
die anode deur die elektriese geleier na die katode sal vloei. Indien
die ammeter met ’n gloeilamp vrvang word sal die lampie brand.
-0.83
-0.76
Zn
Sn2+ + 2e-
E0 = + 0,34 V
-1.18
Mn
Ni2+ + 2e-
Oksidasie Halfreaksie:
-2.90
Ca2+ + 2e-
+1.51
+1.82
+2.87
39
Slide 40
Indeks
Faktore wat die grootte van die selpotensiaal bepaal.
Drie faktore beinvloed die selpotensiaal of optimale werking van ’n galvaniese sel:
*
Tipe verbinding wat gebruik word om die galvaniese sel saam te stel.
*
Konsentrasie van die elektroliete in elk van die halfselle.
*
Temperatuur van die galvaniese sel.
Standaard toestande vir ’n galvaniese sel is:
Temperatuur:
Konsentrasie van Elektroliet:
298 K
1,0 mol·dm-3
SELNOTASIE:
Oksidasie halfsel // Reduksie halfsel
Zn(s) / Zn2+(aq) (1 mol·dm-3) // Cu2+(aq) (1 mol·dm-3) / Cu(s)
40
Slide 41
Indeks
LITIUM-KADMIUMBATTERY
SINK-KOOLSTOFBATTERY.
41
Slide 42
Indeks
Litium-kadmiumbatterye is duurder as sink-koolstofbattery omdat,
Litium en kadmium baie duur chemiese stowwe is.
Litium en kadmium baie suiwer is om te verhoed dat dit
oorverhit of elektriese lading verloor wanneer deel is van
batterye.
Langer en vinniger werk as ander tipe batterye.
42
Slide 43
Indeks
GEBRUIKTE
BATTERYE
43
Slide 44
Indeks
Batterye bevat een of meer van die volgende metale: kadmium, lood, sink, mangaan,
nikkel, silwer, kwik en litium. Wanneer gebruikte battery weg gegooi word kan giftige
stowwe vanuit die batterye vrygestel word wat ’n negatiewe invloed op grondwater en
die gesondheid van mense het. Tydens verbranding kan Kwik en Kadmium as gasse
vrygestel word en die lug besoedel. Hierdie twee metale is baie giftig.
Die volgende probeleme kan veroorsaak word deur batterye wat klaar gebruik
is (“pap batterye”):
• Indien batterye verbrand word kan die oorblyfsels, riviere en waterbronne
besoedel.
• Vrystelling van swaar metale (lood en kwik) wat gevaarlik is.
• Omgewing kan blootgestel word aan lood en suur.
• Stel chemiese stowwe vry wat oë en vel kan irriteer.
44
Slide 45
Indeks
Die chemiese stowwe (metale) wat in batterye voorkom
kan herwin word vir hergebruik.
Herwinning van die metale verminder die ontginning van
natuurlike bronne.
Dit is ook belangrik dat metale afkomstig van batterye
nie in waterbronne beland en besoedeling veroorsaak
nie.
45
Slide 46
Indeks
TIPE
BATTERYE
46
Slide 47
Indeks
Primêre batterye:
Kan nie herlaai word nie
Sink-koolstof batterye, alkaliese batterye en litium batterye.
Sink-koolstof battery word vir algemene doeleindes gebruik en ontlaai vinnig.
Sink-chloried batterye se lewensduur is langer en verskaf meer energie as sinkkoolstof batterye.
Alkaliese batterye se lewensduur is tien keer langer as sink batterye maar die
koste is 3 – 5 maal meer as sink batterye.
Batterye vir die gebruik in gehoortoestelle, kameras, horlosies, sakrekenaar - baie
klein met ronde voorkoms.
Litium batterye se lewensduur is twee keer die van alkaliese batterye en is baie
duur.
47
Slide 48
Indeks
Sekondêre batterye:
Kan herlaai word
Mees algemene batterye is nikkel-cadmium (Ni-Cd), geseëlde lood-suur(Pb), nikkel-metaal
hidried (Ni- MH), en litium ioon (Li- Ioon).
Nikkel-Kadmium is die mees algemene herlaaibare battery. Een van hierdie batterye kan
150 alkaliese batterye vervang.
Geseëlde lood-suur battery word gebruik in kameras en sellulêre telefone.
Nikkel Metaal Hidried batterye word gebruik in rekenaars, cellulêre telefone. Hierdie
batterye besit lae energie vrystelling en hoë energie kapasiteit.
Lithium Ioon batterye so koste is hoog maar is baie lig in massa en hoog in energie digtheid.
Word gebruik in sellulêre telefoen en skootrekenaars.
48
Slide 49
Indeks
BATTERY
GELYKSTROOM OF WISSELSTROOM.
49
Slide 50
Indeks
Batterye lewer gelykstroom omdat,
Die batterye se pole nie voordurend verander nie.
Energie word verskaf deur ’n voorwaartse chemiese
reaksie .
Geen motor roteer deur ’n magneetveld nie.
50
Slide 51
Indeks
MEDIESE TOEPASSING VAN BATTERYE
HARTPASAANGEêRS EN GEHOORAPPERATE.
51
Slide 52
Indeks
Ongeveer 600,000 hartpasaangeërs word jaarliks ingeplant
en die apperaat lewer ’n elektriese puls wat veroorsaak dat
die hart teen die regte spoed klop.
Herlaaibare batterye (nikkel-kadmium batterye) was die
eerste tipe battery wat gebruik is in pasaangeërs.
Biologiese batterye waar energie van die menslike
liggaam gebruik is, is ook gebruik sonder enige sukses.
Kernkrag batterye is ook gebruik maar weens die gevaar
daarvan word dit nie meer gebruik nie.
52
Slide 53
Indeks
Litium-jodium batterye word huidiglik in hartpasaangeërs gebruik
omdat die batterye,
’n goeie energiebron is.
se tempo van energie vrystelling laag is.
se leeftyd baie lank is.
se massa baie min is, 12 tot 15 g.
in verskillende vorms beskikbaar is.
53
Slide 54
Indeks
In gehoorapperate word sink-lug batterye gebruik wat nie
herlaaibaar is nie en na gebruik word dit weggegooi.
54
Slide 55
Indeks
einde
55
Indeks
BATTERYE
1
Slide 2
Indeks
Battery Ondersoek
Ooreenkomste tussen Elektrolitiese en Galvaniese Sel
Beskrywing en Illustrasie van Galvaniese Sel
Wetenskaplike Verslag
Galvaniese sel - Geskiedenis
Galvaniese sel – Komponente en Reaksies
Galvaniese sel - Werking
Galvaniese sel – Reduksie Potensiaal Tabel
Verskille tussen Elektrolitiese en Galvaniese Sel
Litium-kadmium en Sink-koolstof Battery
Indeks
Gebruikte Battery
Tipe Battery
Battery – Gelykstroom of Wisselstroom
Battery – Mediese Toepassing
2
Slide 3
Indeks
BATTERY ONDERSOEK:
Kies ten minste vier verskillende batterye by die plaaslike winkel.
Ontwerp 'n eenvoudige eksperiment wat jy kan uitvoer om vas te
stel watter produk die meeste koste effektief is.
Ontwerp 'n geskrewe verslag wat ooreenstem met die vereistes
van 'n goeie wetenskaplike verslag.
3
Slide 4
Indeks
Battery A
Battery B
Battery C
Battery D
Skakel vier verskillende battery aan ’n vier identiese elektriese toestelle bv. ‘n flits.
Skakel die toestel (flits) aan en neem die tyd wat die neem totdat elk van die flitse
nie meer lig-energie uitstraal nie (nie meer brand nie).
Voltooi die volgende tabel vir elk van die batterye.
4
Slide 5
Indeks
Wetenskaplike Verslag:
Ondersoekende vraag:
Is battery wat die duurste is die mees koste effektief?
Hipotese:
Battery wat die duurste is, is die mees koste effektief.
5
Slide 6
Indeks
Resultate:
Naam van
Battery
Koste van
battery
(R)
Lewensduur
(min)
Koste per
min
Koste
effektiwiteit
(1 - 4)*
Battery A
Battery B
Battery B
Battery B
* 1: mees effektiewe ; 4: minste effektief
6
Slide 7
Indeks
Interpretasie en Bespreking van Resultate:
Beskryf die resulate in terme van
Orde van koste effektiweit – watter een is meeste en minste effektief
-
Verskillende vervaardigers gebruik verskillende materiale.
-
Al die chemiese reaksie nie dieselfde effektiwiteit nie.
-
-
Batterye se elektrisiteit geleidingsvermoë verskil .
Chemiese stowwe in die battery nie van dieselfde kwalitiet nie.
-
-
Redes vir verskil in koste effektiwiteit
Batterye nie goed met metaal houer geseël nie.
Verskillende konsentrasie van chemiese stowwe in die battery.
7
Slide 8
Indeks
Gevolgtrekking:
Antwoord die hipotese.
Bv. Duurder batterye se koste effektiwiteit is
meer (minder) as goedkoop battery.
8
Slide 9
Indeks
GALVANIESE SEL
GESKIEDENIS
9
Slide 10
Indeks
Luigi Galvani
was die eerste persoon wat dit waargeneem het dat
elektrisiteit opgewek kan word wanneer verskillende
metale (elektrodes) kontak maak met ’n oplossing
waardeur elektrisisteit gelei kan word.
(Galvaniese sel)
Alessandro Volta
het hierdie inligting gebruik en die eerste elektrochemiese
sel ontwikkel wat bestaan het uit metaalelektrodes en
oplossings waardeur elektrisiteit gelei kan word.
Volta het ook die battery vervaardig wat bestaan het uit
verskeie elektrochemiese selle wat aan mekaar geskakel is.
(Volt – eenheid van potensiaalverskil)
10
Slide 11
Indeks
GALVANIESE SEL
KOMPONENTE EN CHEMIESE REAKSIES
11
Slide 12
Indeks
Galvaniese selle is ook bekend as Voltaise selle (Na aanleiding van die bydrae van Alessandro
Volta tot die ontwikkeling vanb die galvaniese sel
i.
ii.
iii.
’n Galvaniese sel bestaan uit
twee metaalgeleiers bekend as elektrodes.
soutoplossing waardeur elektrisiteit gelei kan word.
twee halfselle, elk met ’n elektrode en oplossing wat elektrisiteit kan gelei.
’n Chemiese proses bekend as oksidasie vind plaas in die een halfsel en hierdie reaksie stel
elektrone vry.
’n Chemiese proses bekend as reduksie vind plaas in die een halfsel en hierdie reaksie neem
elektrone op.
Die vloei van elektrone vanf die oksidasie reaksie na die reduksie reaksie vind plaas wanneer
die twee halfselle (oksidasie en reduksie halfselle) met ’n eksterne elektriese geleier aan
mekaar verbind word.
12
Slide 13
Indeks
KATODE:
Die elektrode (metaal) waar reduksie plaasvind is bekend as die katode.
In galvaniese selle besit die katode altyd ’n positiewe elektriese lading.
ANODE:
Die elektrode (metaal) waar oksidasie plaasvind is bekend as die anode.
In galvaniese selle besit die anode altyd ’n negatiewe elektriese lading.
13
Slide 14
Indeks
RIGTING VAN ELEKTRON (ELEKTRIESE STROOM) VLOEI:
Die elektrone wat tydens oksidasie by die anode vrygestel word beweeg deur die eksterne
elektriese geleier na die katode waar die oksideermiddel ‘n chemise proses bekend as reduksie
ondergaan deur die elektrone op te neem.
14
Slide 15
Indeks
SPONTANITEIT:
Die chemiese reaksies wat in ’n galvaniese sel plaasvind is bekend as altyde spontane chemiese
reaksies en benodig geen eksterne energie om te plaas te vind nie. .
VLOEI VAN IONE:
Tydens die werking vandie galvaniese sel beweeg positiewe metaalione (katione) wat tydens
oksidasie gevorm word vanaf die halfsel waar oksidasie plaasvind (ANODE) na die halfsel waar
reduksie plaasvind (KATODE). Die beweging van die metaalione vind plaas deur ’n gedeelte van
die galvaniese sel bekend as ’n soutbrug.
15
Slide 16
Indeks
GALVANIESE SEL
WERKING
16
Slide 17
Indeks
Wanneer twee halfselle bestaande uit ’n metaal elektrode en soutoplossing wat elektrisiteit kan
gelei aan mekaar verbind word sal
die een halfsel elektrone verskaf. Die stof wat elektone verskaf ondergaan oksidasie en is die
reduseermiddel. Die vermoë van die stof in hierdie halfsel om oksidasie te ondergaan is baie
groter as die vermoë van die stof in die ander halfsel om oksidasie te ondergaan.
die een halfsel elektrone opneem. Die stof wat elektone opneem ondergaan reduksie en is
die oksideermiddel. Die vermoë van die stof in hierdie halfsel om reduksie te ondergaan is
baie groter as die vermoë van die stof in die ander halfsel om reduksie te ondergaan.
Die relatiewe vermoë van stowwe om reduksie te ondergaan word opgesom in die reduksie
potensiaal tabel.
17
Slide 18
Indeks
GALVANIESE SEL
REDUKSIE POTENSIAAL TABEL
18
Slide 19
Indeks
E0 (VOLTS)
HALF-REACTIONS
Li+ + e
-
Li
K+ + e-
-3.05
K
-2.92
Ba2+ + 2e-
Ba
-2.90
Ca2+ + 2e-
Ca
-2.76
Na+ + e-
Na
-2.71
Mg2+ + 2e-
Mg
-2.37
Al3+ + 3e-
Al
-1.66
Mn2+ + 2e-
-1.18
Mn
2H2O + 2e-
H2(g) + 2OH-
Zn2+ + 2e-
-0.76
Zn
Cr2+ + 2e-
Cr
-0.74
Fe2+ + 2e-
Fe
-0.44
Cr3+ + e-
Cr2+
-0.41
Cd2+ + 2e-
Cd
-0.40
CO2+ + 2e-
CO
-0.28
Ni2+ + 2e-
-0.25
Ni
Sn2+ + 2e-
-0.14
Sn
Pb2+ + 2e-
Pb
-0.13
Fe3+ + 3e-
Fe
-0.04
2H+ + 2e-
0.00
H2(g)
S + 2H+ + 2eSn4+ + 2e-
Sn2+
Cu2+ + e-
+0.16
Cu+
SO2(g) + 2H2O
Cu2+ + 2e-
SO2 + 4H+ + 4eCu
I2 + 2e-
2I-
4OH-
+0.40
+0.45
+0.52
+0.54
H2O2
Fe2+
Ag+ + e-
NO2(g) + H2O
Ag
+0.80
NO3- + 4H+ + 3e-
NO(g) + 2H2O
2H2O
MnO2 + 4H+ + 2e-
Mn2+ + 2H2O
Cr2O72- + 14H+ + 6e-
2Cr3+ + 7H2O
Co3+ + eF2(g) + 2e-
Mn2+ + 4H2O
Co2+
2F-
Indien twee reaksies met mekaar vergelyk word sal
die reaksie met die hoogste Volt-waarde reduksie
ondergaan en die ander reaksie sal oksidasie
ondergaan.
+0.96
+1.23
+1.28
+1.33
+1.36
2Cl-
MnO4- + 8H+ + 5e-
die reaksie.
+1.06
2Br-
O2(g) + 4H+ + 4e-
Cl2(g) + 2e-
te ondergaan word bepaal deur die Volt-waarde van
+0.78
+0.78
Hg(l)
Br2(l) + 2e-
+0.68
+0.77
NO3- + 2H+ + eHg2+ + 2e-
+0.17
S + 2H2O
O2(g) + 2H+ + 2eFe3+ + e-
Die vermoë van die reaksie om reduksie
+0.34
Cu
Cu1+ + e-
tabel voorgestel.
+0.15
SO42- + 4H+ + 2eO2 + 2H2O + 4e
+0.14
H2S(g)
’n Aantal reduksie reaksies se potensiaal word op die
-0.83
+1.51
+1.82
+2.87
19
Slide 20
Indeks
VERSKILLE
TUSSEN
ELEKTROLITIESE
EN
GALVANIESE
SELLE
20
Slide 21
Indeks
GALVANIESE SEL
ELEKTROLITIESE SEL
Chemiese energie word omgeskakel
na elektriese energie.
Elektriese energie word omgeskakel
na chemiese energie.
Redoksreaksie is spontaan –
Geen elektriese sel in die stroombaan.
Redoksreaksie is nie-spontaan –
Elektriese sel is deel van stroombaan.
Anode is negatief.
Katode is positief.
Twee verskillende elektrodes is
in verskillende oplossings.
Soutbrug verbind die twee
halfselle.
Katode is negatief.
Anode is positief.
Twee identiese elektrodes is in
dieselfde oplossing.
Geen soutbrug is nodig nie.
21
Slide 22
Indeks
OOREENKOMSTE
TUSSEN
ELEKTROLITIESE
EN
GALVANIESE
SELLE
22
Slide 23
Indeks
•
Redoksreaksie vind in beide selle plaas
• Oksidasie vind by anode plaas
• Reduksie vind by katode plaas
• Anione beweeg na anode
• Katione beweeg na katode
• In eksterne stroom vloei die elektrone vanaf
die anode na katode.
23
Slide 24
Indeks
BESKRYWING EN
ILLUSTRASIE
VAN
GALVANIESE SEL
24
Slide 25
Indeks
’n Galvaniese sel is ’n battery waar chemiese energie
na elektriese energie omgeskakel word.
Twee chemiese prosesse vind plaas in ’n galvaniese sel:
Oksidasie - vrystelling van elektrone deur ’n chemiese
stof.
Reduksie – opneem van elektrone deur ’n chemiese
stof.
25
Slide 26
Indeks
Ammeter:
Elektriese geleier:
Elektrone vloei
die geleier
Koper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
Meet die sterkte van
die elektriese stroom wat deur
die elektriese geleier vloei.
A
K+(aq)
NO3-(aq)
NO3-(aq)
K+(aq)
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Cu2+(aq)
SO4 2-(aq)
Blou koper(II)sulfaatoplossing:
CuSO4(S) → Cu2+(aq) + SO42-(aq)
Cu2+-ione veroorsaak dat die
oplossing ’n blou kleur vertoon.
Glaswol:
Verhoed dat die
soutoplossing vanuit die
soutbrug vloei.
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq)
Kleurlose sink(II)sulfaatoplossing:
ZnSO4(S) → Zn2+(aq) + SO42-(aq)
Zn2+-ione veroorsaak dat die
oplossing ’n kleurloos vertoon.
26
Slide 27
Indeks
A
Koper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
NO3-(aq)
K+(aq)
NO3-(aq)
K+(aq)
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Cu2+(aq)
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq)
SO4 2-(aq)
Wanneer die Sink-metaal, Zn(s) indirek met die koperione (Cu2+(aq) kontak maak sal die
sinkmetaal oksidasie ondergaan volgens die volgende oksidasie reaksie.
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2 e27
Slide 28
Indeks
A
Koper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
ANODE
NO3-(aq)
K+(aq)
NO3-(aq)
K+(aq)
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Cu2+(aq)
SO4 2-(aq)
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq)
Die gedeelte van die galvaniese sel waar oksidasie plaasvind is bekend as die
Oksidasie halfsel en die sink elektrode is bekend as die Anode.
28
Slide 29
Indeks
A
Koper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
ANODE
NO3-(aq)
K+(aq)
NO3-(aq)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Cu2+(aq)
Zn2+-ione vermeerder.
SO4 2-(aq)
K+(aq)
Zn2+
Zn2+(aq)
(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq) Zn2+
(aq)
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
Massa van
anode
verminder.
Tydens oksidasie word sink-ione (Zn2+-ione) gevorm vanaf die Zn-metaal en die
sink-ione gaan in oplossing by die ANODE ; die aantal Zn2+-ione in oplossing by anode
vermeerder.
Die massa van die anode (Zn-elektrode of Anode) verminder
29
Slide 30
Indeks
e-
eKoper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
e-
A
eANODE
NO3-(aq)
K+(aq)
NO3-(aq)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Cu2+(aq)
SO4 2-(aq)
K+(aq)
Zn2+
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
Zn2+(aq)
(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq) Zn2+
(aq)
Tydens oksidasie word elektrone (e-) gevorm vanaf die Zn-metaal en die
elektrone beweeg vanaf die ANODE deur die elektriese geleier na die Koper-elektrode; ‘n lesing sal sigbaar
wees op die ammeter wat die sterkte van die elektriese stroom deur die geleier aandui.
Die vloei van elektrone deur die geleier verteenwoordig elektriese energie.
30
Slide 31
Indeks
e-
e-
e-
A
eANODE
Koper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
NO3-(aq)
e-
K+(aq)
NO3-(aq)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Cu2+(aq)
K+(aq)
Zn2+
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
Zn2+(aq)
(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq) Zn2+
(aq)
SO4 2-(aq)
Wanneer die elektrone deur die kopermetaal beweeg word dit aangetrek deur die positief gelaaide Cu2+ione in die oplossing. Die elektrone word opgeneem deur die Cu2+-ione met die vorming van kopermetaaL
en tydens die proses ondergaan die Cu2+-ione reduksie volgens die volgende reaksie:
Cu2+(aq) + 2 e- → Cu(s)
31
Slide 32
Indeks
e-
e-
A
eANODE
Koper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
NO3-(aq)
eOplossing
raak
kleurloos.
e-
K+(aq)
NO3-(aq)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Cu2+(aq)
K+(aq)
Zn2+
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
Zn2+(aq)
(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq) Zn2+
(aq)
SO4 2-(aq)
Cu2+(aq) + 2 e- → Cu(s)
Wanneer die koperione (Cu2+) reduksie ondergaan verander die koperione na kopermetaal
(Cus) wat op die koper elektrode neerslaan. Die massa van koperelektrode vermeerder en die
aantal koperione (Cu2+) in die oplossing verminder. Die oplossing raak kleurloos.
32
Slide 33
Indeks
e-
e-
A
eKATODE
Koper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
Massa van
Katode
vermeerder.
e-
NO3-(aq)
e-
ANODE
K+(aq)
NO3-(aq)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Cu2+(aq)
K+(aq)
Zn2+
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
Zn2+(aq)
(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq) Zn2+
(aq)
SO4 2-(aq)
Cu2+(aq) + 2 e- → Cu(s)
Die elektrode waar reduksie plaasvind is bekend as die katode.
Die massa van die katode neem toe wanneer reduksie plaasvind.
33
Slide 34
Indeks
e-
e-
e-
A
eKATODE
Koper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
NO3-(aq)
ANODE
K+(aq)
NO3-(aq)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Massa van
Katode
vermeerder.
REDUKSIE
HALFSEL
SO4 2-(aq)
K+(aq)
Zn2+
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
Zn2+(aq)
(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq) Zn2+
(aq)
OKSIDASIE
HALFSEL
Die houer waar oksidasie plaasvind (by die anode) is bekend as die oksidasie halfsel.
Die houer waar reduksie plaasvind (by die katode) is bekend as die reduksie halfsel.
Die aantal positiewe ladings in die oksidasie halfsel is baie hoog.
Die aantal positiewe ladings in die reduksie halfsel is baie laag.
Die gakvaniese sel (bestaande uit die reduksie en oksidasie halfselle) is nie elektriese neutraal nie.
34
Slide 35
Indeks
e-
e-
e-
A
eKATODE
Koper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
NO3-(aq)
ANODE
K+(aq)
NO3-(aq)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Massa van
Katode
vermeerder.
REDUKSIE
HALFSEL
SO4 2-(aq)
K+(aq)
Zn2+
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
Zn2+(aq)
(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq) Zn2+
(aq)
OKSIDASIE
HALFSEL
Om te verseker dat die galvaniese sel elektriese neutraal is beweeg:
positiewe ione (K+) vanuit die soutbrug na die reduksie halfsel.
positiewe ione (Zn2+) vanaf die oksidasie halfsel na soutbrug en die reduksie halfsel.
negatiewe ione kan ook vanaf die reduksie halfsel en soutbruk na die oksidasie halfsel beweeg.
35
Slide 36
Indeks
e-
eKoper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
A
eKATODE
NO3-(aq)
ANODE
K+(aq)
NO3-(aq)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Massa van
Katode
vermeerder.
REDUKSIE
HALFSEL
e-
K+(aq)
Zn2+
Zn2+(aq)
(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq) Zn2+
(aq)
SO4 2-(aq)
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
OKSIDASIE
HALFSEL
Funksie van die soutbrug:
voltooi die galvaniese sel (elektriese stroombaan).
Verseker dat die sel elektriese neutraal bly deurdat anione (SO42- en NO-3) katione (K+ en Zn2+) deur die soutbrug
tussen die reduksie halfsel en oksidasie halfsel beweeg.
36
Slide 37
Indeks
e-
e-
e-
A
eKATODE
Koper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
NO3-(aq)
ANODE
K+(aq)
NO3-(aq)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Massa van
Katode
vermeerder.
REDUKSIE
HALFSEL
K+(aq)
Zn2+
Zn2+(aq)
(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq) Zn2+
(aq)
SO4 2-(aq)
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
OKSIDASIE
HALFSEL
Oksideermiddel en Reduseermiddel:
Die Zn-metaal atome ondergaan oksidasie : skenk elektrone
Die Cu2+-ione ondergaan reduksie : neem elektrone op
Zn-metaal atome is die reduseermiddel
Cu2+-ione is die oksideermiddel.
37
Slide 38
Indeks
e-
eKoper-metaal
Elektrode:
Cu(s)
A
eKATODE
NO3-(aq)
ANODE
K+(aq)
NO3-(aq)
Soutbrug:
Bestaande uit ’n glasbuis
gevul met ’n kaliumnitraat
(KNO3 - sout) oplossing.
Massa van
Katode
vermeerder.
REDUKSIE
HALFSEL
e-
K+(aq)
Zn2+
Zn2+(aq)
(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
Zn2+(aq)
SO4 2-(aq) Zn2+
(aq)
SO4 2-(aq)
Sink-metaal
Elektrode:
Zn(s)
OKSIDASIE
HALFSEL
Selpotensiaal:
Die selpotensiaal van ‘’n galvaniese sel is ’n aanduiding van die hoeveel chemiese energie wat tydens die oksidasie en
reduksie reaksies omgeskakel kan word na elektiese energie.
Die hoeveelheid chemiese energie wat tydens die oksidasie en reduksie reaksies na elektriese reaksies omgeskakel kan
word word bereken word vanaf ‘n tabel bekend as die
REDUKSIE POTENSIAAL TABEL.
38
Slide 39
Indeks
REDUKSIE POTENSIAAL TABEL:
E0 (VOLTS)
HALF-REACTIONS
Li+ + e
-
Li
K+ + e -
-3.05
K
-2.92
Ba2+ + 2e-
Oksidasie Halfreaksie:
Zn(s) →
Zn2+(aq)
+ 2
E0
= - 0,76 V
e-
Ba
Ca
-2.76
Na+ + e-
Na
-2.71
Mg2+ + 2e-
Mg
-2.37
Al3+ + 3e-
Al
-1.66
Mn2+ + 2e2H2O + 2e-
H2(g) + 2OH-
Zn2+ + 2eCr2+ + 2e-
Cr
-0.74
Fe2+ + 2e-
Fe
-0.44
Cr3+ + e-
Cr2+
-0.41
Cd2+ + 2e-
Cd
-0.40
CO2+ + 2e-
CO
-0.28
+ 2
e-
→ Cu(s)
-0.25
Ni
-0.14
Sn
Pb2+ + 2e-
Pb
-0.13
Fe3+ + 3e-
Fe
-0.04
2H+ + 2e-
Cu2+(aq)
0.00
H2(g)
S + 2H+ + 2e-
Sn2+
Cu2+ + e-
+0.15
+0.16
Cu+
SO42- + 4H+ + 2e-
SO2(g) + 2H2O
Cu2+ + 2eO2 + 2H2O + 4e
-
Cu1+ + e-
Cu
I2 + 2e-
2I-
4OH-
+0.40
S + 2H2O
+0.45
+0.52
+0.54
O2(g) + 2H+ + 2e-
H2O2
Fe3+ + e-
Fe2+
Ag+ + e-
NO2(g) + H2O
Ag
+0.80
NO3- + 4H+ + 3e-
NO(g) + 2H2O
2H2O
MnO2 + 4H+ + 2e-
Mn2+ + 2H2O
Cr2O72- + 14H+ + 6e-
2Cr3+ + 7H2O
Cl2(g) + 2e-
Mn2+ + 4H2O
Co2+
2F-
+1.23
+1.28
+1.33
+1.36
2Cl-
MnO4- + 8H+ + 5e-
+0.96
+1.06
2Br-
O2(g) + 4H+ + 4e-
F2(g) + 2e-
+0.78
+0.78
Hg(l)
Br2(l) + 2e-
+0.68
+0.77
NO3- + 2H+ + eHg2+ + 2e-
+0.17
+0.34
Cu
SO2 + 4H+ + 4e-
Co3+ + e-
+0.14
H2S(g)
Sn4+ + 2e-
Berekening van die sel potensiaal (E0):
E0 = E0(oksidasie halfreaksie) - E0(reduksie halfreaksie)
= (+ 0,34 V) – (-0,76 V)
= + 0,34 V + 0,76 V
= + 1,10 V
Die positiewe waarde dui aan dat die oksidasie en
Reduksie reaksies spontaan sal plaasvind.
Die waarde van 1,10 V dui aan dat die sel 1,1 Joule energie
Vir 1 Coulomb elektriese lading (elektrone) verskaf wanneer dit vanaf
die anode deur die elektriese geleier na die katode sal vloei. Indien
die ammeter met ’n gloeilamp vrvang word sal die lampie brand.
-0.83
-0.76
Zn
Sn2+ + 2e-
E0 = + 0,34 V
-1.18
Mn
Ni2+ + 2e-
Oksidasie Halfreaksie:
-2.90
Ca2+ + 2e-
+1.51
+1.82
+2.87
39
Slide 40
Indeks
Faktore wat die grootte van die selpotensiaal bepaal.
Drie faktore beinvloed die selpotensiaal of optimale werking van ’n galvaniese sel:
*
Tipe verbinding wat gebruik word om die galvaniese sel saam te stel.
*
Konsentrasie van die elektroliete in elk van die halfselle.
*
Temperatuur van die galvaniese sel.
Standaard toestande vir ’n galvaniese sel is:
Temperatuur:
Konsentrasie van Elektroliet:
298 K
1,0 mol·dm-3
SELNOTASIE:
Oksidasie halfsel // Reduksie halfsel
Zn(s) / Zn2+(aq) (1 mol·dm-3) // Cu2+(aq) (1 mol·dm-3) / Cu(s)
40
Slide 41
Indeks
LITIUM-KADMIUMBATTERY
SINK-KOOLSTOFBATTERY.
41
Slide 42
Indeks
Litium-kadmiumbatterye is duurder as sink-koolstofbattery omdat,
Litium en kadmium baie duur chemiese stowwe is.
Litium en kadmium baie suiwer is om te verhoed dat dit
oorverhit of elektriese lading verloor wanneer deel is van
batterye.
Langer en vinniger werk as ander tipe batterye.
42
Slide 43
Indeks
GEBRUIKTE
BATTERYE
43
Slide 44
Indeks
Batterye bevat een of meer van die volgende metale: kadmium, lood, sink, mangaan,
nikkel, silwer, kwik en litium. Wanneer gebruikte battery weg gegooi word kan giftige
stowwe vanuit die batterye vrygestel word wat ’n negatiewe invloed op grondwater en
die gesondheid van mense het. Tydens verbranding kan Kwik en Kadmium as gasse
vrygestel word en die lug besoedel. Hierdie twee metale is baie giftig.
Die volgende probeleme kan veroorsaak word deur batterye wat klaar gebruik
is (“pap batterye”):
• Indien batterye verbrand word kan die oorblyfsels, riviere en waterbronne
besoedel.
• Vrystelling van swaar metale (lood en kwik) wat gevaarlik is.
• Omgewing kan blootgestel word aan lood en suur.
• Stel chemiese stowwe vry wat oë en vel kan irriteer.
44
Slide 45
Indeks
Die chemiese stowwe (metale) wat in batterye voorkom
kan herwin word vir hergebruik.
Herwinning van die metale verminder die ontginning van
natuurlike bronne.
Dit is ook belangrik dat metale afkomstig van batterye
nie in waterbronne beland en besoedeling veroorsaak
nie.
45
Slide 46
Indeks
TIPE
BATTERYE
46
Slide 47
Indeks
Primêre batterye:
Kan nie herlaai word nie
Sink-koolstof batterye, alkaliese batterye en litium batterye.
Sink-koolstof battery word vir algemene doeleindes gebruik en ontlaai vinnig.
Sink-chloried batterye se lewensduur is langer en verskaf meer energie as sinkkoolstof batterye.
Alkaliese batterye se lewensduur is tien keer langer as sink batterye maar die
koste is 3 – 5 maal meer as sink batterye.
Batterye vir die gebruik in gehoortoestelle, kameras, horlosies, sakrekenaar - baie
klein met ronde voorkoms.
Litium batterye se lewensduur is twee keer die van alkaliese batterye en is baie
duur.
47
Slide 48
Indeks
Sekondêre batterye:
Kan herlaai word
Mees algemene batterye is nikkel-cadmium (Ni-Cd), geseëlde lood-suur(Pb), nikkel-metaal
hidried (Ni- MH), en litium ioon (Li- Ioon).
Nikkel-Kadmium is die mees algemene herlaaibare battery. Een van hierdie batterye kan
150 alkaliese batterye vervang.
Geseëlde lood-suur battery word gebruik in kameras en sellulêre telefone.
Nikkel Metaal Hidried batterye word gebruik in rekenaars, cellulêre telefone. Hierdie
batterye besit lae energie vrystelling en hoë energie kapasiteit.
Lithium Ioon batterye so koste is hoog maar is baie lig in massa en hoog in energie digtheid.
Word gebruik in sellulêre telefoen en skootrekenaars.
48
Slide 49
Indeks
BATTERY
GELYKSTROOM OF WISSELSTROOM.
49
Slide 50
Indeks
Batterye lewer gelykstroom omdat,
Die batterye se pole nie voordurend verander nie.
Energie word verskaf deur ’n voorwaartse chemiese
reaksie .
Geen motor roteer deur ’n magneetveld nie.
50
Slide 51
Indeks
MEDIESE TOEPASSING VAN BATTERYE
HARTPASAANGEêRS EN GEHOORAPPERATE.
51
Slide 52
Indeks
Ongeveer 600,000 hartpasaangeërs word jaarliks ingeplant
en die apperaat lewer ’n elektriese puls wat veroorsaak dat
die hart teen die regte spoed klop.
Herlaaibare batterye (nikkel-kadmium batterye) was die
eerste tipe battery wat gebruik is in pasaangeërs.
Biologiese batterye waar energie van die menslike
liggaam gebruik is, is ook gebruik sonder enige sukses.
Kernkrag batterye is ook gebruik maar weens die gevaar
daarvan word dit nie meer gebruik nie.
52
Slide 53
Indeks
Litium-jodium batterye word huidiglik in hartpasaangeërs gebruik
omdat die batterye,
’n goeie energiebron is.
se tempo van energie vrystelling laag is.
se leeftyd baie lank is.
se massa baie min is, 12 tot 15 g.
in verskillende vorms beskikbaar is.
53
Slide 54
Indeks
In gehoorapperate word sink-lug batterye gebruik wat nie
herlaaibaar is nie en na gebruik word dit weggegooi.
54
Slide 55
Indeks
einde
55