5 VWO - chemistry H9 - redox (PWW1)

stabiel elektron

8 elektronen in buitenste schil, behalve H en He

Ongeladen metaalatomen kunnen de edelgasconfiguratie bereiken door in een chemische reactie ………..

Ongeladen metaalatomen kunnen de edelgasconfiguratie bereiken door in een chemische reactie valentieelektronen AF te staan. Dan worden ze positief geladen metaalionen.

Reductor

Een deeltje wat een elektron kan afstaan (Reducing)

Oxidatior

Een deeltje wat elektronen opneemt (Oxidator = Opnemen)

Hoe zie je aan een reactievergellijking of het om een redoxreactie gaat?

Deeltjes die veranderen van lading.

Onedele metalen zijn……

Onedele metalen zijn sterke reductoren

Redoxkoppel

De reactie werkt wederzijds

Voorbeeld deeltje wat oxidator en reductor is

Fe²⁺ als het een elektron afstaat (reductor) wordt het Fe³⁺
Fe²⁺ als het 2 elektronen opneemt (oxidator) wordt het Fe

halogeenionen zijn……
halogeenatomen zijn…..
halogeenmoleculen zijn……

halogeenionen zijn zwakke reductoren
halogeenatomen zijn sterke oxidators
halogeenmoleculen zijn minder stabiel dan halogeenionen

de reactiviteit van een redoxkoppel wordt bepaald door:

U₀

Hoe beoordeel je of een reactie verloopt

ΔU = U0 (oxidator) - U₀ (reductor)
1. ΔU > - 0,30 & ΔU < 0,30→ evenwicht
ΔU > 0,30 V → evenwicht ligt rechts (verloopt spontaan)
ΔU < - 0,40 V → evenwicht ligt links (verloopt niet spontaan)

2. Oxidatoren zijn sterker in een zuur milleu H⁺ / H₃0⁺

3. Reductoren zijn sterker in een basisch millieu OH^-

redoxreactie opstellen

1. Aanwezige deeltjes:

   - Let op bij: oplossingen → H2O(l)

   - Let op bij: opgeloste zouten & sterke zouten (noteer ze geïoniseerd.

   - Let op bij: vaste zouten - noteer geheel (en in haakjes geïoniseerd)

   - Let op bij: zuur/basisch milleu

2. Sterkste oxidator en Sterkste reductor

   - Let op bij: de ladingen van deeltjes, als er geen lading in de bians staat, mag je die dan ook niet gebruiken

   - Alle aanwezige deeltjes in de halfreactie?

3. Ladingsbalans (molariteit)

   - Noteer vermenigvuldigingsfactoren naast de halfreacties

4. Optellen

   - Let op bij: Als H⁺ / H₃O en OH^- ontstaat, voeg je ze samen tot H2O (zo veel mogelijk)

5. Controleer de reactie

   Sommige deeltjes worden niet gebruikt (tribunedeeltjes) die maken dan ook niet deel van de redoxreactie.

corrosie

verweren van materialen door een chemische reactie ten invloede van de omgeving.
Als metalen corroderen → redoxreactie.
Metalen corroderen door: inwerking zuren, halogenen, zuurstof, water.

corrosiegevoeligheid

Hoe lager de U₀ hoe hoger de corrosiegevoeligheid
Alle metalen met U₀ < 0,40 → reageren makkelijk met zuurstof

onedel metaal

U₀ < 0,40

edel metaal

U₀ > 0,40

akalimetalen reageren …. met water

akalimetalen reageren hefig met water → basische oplossing → H₂ ontstaat → ontbrandt spontaan (want exotherme reactie → warmte → temperatuur stijgt → boven ontbrandingstemperatuur)

Dus geen goed bouwmateriaal

aardakalimetalen reageren …. met water

aardakalimetalen reageren minder heftig met water, wel basische oplossing → H₂ ontstaat, maar geen vuur

Dus geen goede bouwmateriaal

roest

H₂O + Fe + O₂ → gehydrateerd ijzeroxide (II/III) & ijzerhydroxide

- groter volume dan oorspronkelijk ijzer → poreuze structuur → nog meer roestvorming want water houdt vast
- toename volume → aanvullende schade

sommige metalen die onedeler zijn dan ijzer (roestgevoelig) zijn beter bestand tegen corrosie, hoe? Zinc

Als zink corrodeert → ZnO(s) onstaat (ondringbaar laagje → zink berschermt zichzelf)

Waarom redoxreacties voor uitvoering titraties

oxidatoren en reductoren veranderen van kleur tijdens halfreactie → geen indicator voor eindpunt

elektrochemische cel

opstelling warmee, via een redoxreactie, Ech → Eelektrisch

halfreacties gescheiden → elektreonentransport via een draad

elektrode

geeft elektronen door van halfcel → stroomdraad & vice versa. halfreacties vinden plaats aan het oppervlak van een elektrode

negatieve pool: reductor, elektronen komen hier vandaan
positieve pool: oxidator, elekteronen gaan hier heen

zoutbrug

maakt de stroomkring gesloten

• elektrolyt zorgt voor stroomgeleiding (ionen van elektrolyt gaan naar pos/neg, waardoor stroonmkring is gesloten) hierdoor mengen de halfreacties niet met elkaar

• zoutoplossing of sterk zuur

U_bron

U_bron = ΔU

brandstofcel

beginstoffen worden continu heen gevoerd, reactieproducten afgevoerd.

brandstof: reductor (reducing)
zuurstof: oxidator (opnemen)

reactieproducten van oxidator worden gebruikt door reductor
—> reactieproducten circuleren door ion-selectief membraan

hoe bereken je hoeveel elektrische energie een batterij/accu kan leveren?

hoeveel elektronen een bepaalde hoeveelheid van de reductor kan afstaan.

I = Q/t

Q = F x n(e)

accu

oplaadbare chemische cel → chemische energie wordt opgeslagen

tijdens oplade verloopt halfreacties ook andersom (redoxkoppel draait om (ox wordt red) (red wordt ox))

waarom lithium als elektrolyt in accu

Li⁺ hoge energiedichtheid

- schaars en duur
- kost veel fossiele energie → uit lithiumertsen halen → klimaat wordt belast
-

waarom geen accu’s voor onregelmatige stroomproductie

• accu’s zijn te duur/te zwaar om op grote schaal voor de winter energie op te slaan.

• instead: waterstof → elektrolyse: water wordt door elektrische energie omgezet in H₂ en O₂ → brandstofcel → elektrische energie
  nadelen

  1. waterstofmoleculen zijn heel klein (lekkages)

  2. kleinere energiedichtheid → hogere gasdruk

  3. laag kookpunt → leidingen moeten heel koud blijven
     
     Ze kunnen worden verbrand → energie, maar kan ook met iets hoger rendement direct in energie → brandstofcel!

halfreacties opstellen (je weet welke stof wordt omgezet en welke stof er ontstaat)

want niet elke halfreactie staat in binas

1. noteer beginstof van redoxkoppel → reactieproduct van redoxkoppel
   
   maak atoombalans kloppend voor niet-H- of O-atomen
   

2. voor O-atoom balans → voeg H₂O toe

3. voor H-balans → voeg H⁺ toe
   
   in het millieu H⁺ aanwezig? → laat ze staan
   in het millieu geen H⁺ aanwezog → voeg OH^- toe

   → H⁺ en OH^- maken samen H₂O
   

4. Ladingsbalans: berkeen het verschil tussen ladingen links en rechts, voegt evt elektronen toe.