Springen naar inhoud

[Scheikunde] Elektrochemie: Leclanché-batterij


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Cerise

    Cerise


  • >25 berichten
  • 41 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 15 augustus 2006 - 16:32

Hier een vraagstuk over de Leclanché-batterij, waar ik niet helemaal aan uitkan:

Een Leclanché-batterij wordt samengesteld uit 8,7g MnO2 en 13,08g Zn.
Welke is de maximumtijd (in uren) dat de batterij een stroom van 0,5 A kan
leveren?


Hier een snelle schets van deze Leclanché-batterij:
http://img130.images...ijoef611dg4.png


De standaardredoxpotentialen zijn:

MnO2 / Mn (2+) : E° = +1,23 V => grootste Nernstpotentiaal => grootste oxiderend vermogen => oxidator, ondergaat zelf reductie => aan kathode
Zn (2+) / Zn : E° = -0,76 V => kleinste Nernstpotentiaal => grootste reducerend vermogen => reductor, ondergaat zelf oxidatie => aan anode


De halfreacties zijn dus:


MnO2 + 4H (+) + 2e- -----> Mn (2+) + 2 H2O
Zn ------> Zn (2+) + 2e-


Gesommeerd geeft dit de volgende chemische reactie:
MnO2 + Zn + 4H (+) ------> Mn (2+) + 2H2O + Zn (2+)
1 mol 1 mol
87 g 65,38g (dit zijn de realtieve atoommassa's)
8,7 g 6,538g

=> Dus 13,08g Zn is overmaat
OF
De reactie is beperkt tot 0,1 mol MnO2.

Er is een uitwisseling van 2 x 0,1 mol elektronen. (?)

1 Faraday = de totale lading Q getransporteerd door 1 mol elektronen
= 96500 C(oulomb)
=> 0,2 Faraday = 0,2 x 96500 C = 19300 C

Nu is Q = I x t met Q= de getransporteerde lading, I= stroom, t = tijd
=> t = Q / I
=> t = 19300 C / 0,5 A = 38600 s = 10,72 uur


(?)
Mijn vraag is: Vanwaar de uitwisseling van 2 x 0,1 mol elektronen?
Doelen zij hier op 0,1 mol MnO2 en 0,1 mol Zn?

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44856 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 15 augustus 2006 - 16:52

De reactie is beperkt tot 0,1 mol MnO2.

MnO2 + Zn + 4H (+) ------> Mn2+ + 2H2O + Zn (2+)

Mijn vraag is: Vanwaar de uitwisseling van 2 x 0,1 mol elektronen?

Nog steeds een vraag? :)
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#3

sdekivit

    sdekivit


  • >250 berichten
  • 704 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 15 augustus 2006 - 18:51

MnO2 + 4H (+) + 2e- -----> Mn (2+) + 2 H2O  
Zn ------> Zn (2+) + 2e-


en

Er is een uitwisseling van 2 x 0,1 mol elektronen. (?)


snappez-vous. Daarom zijn de halfreacties uitgevonden: om het electrontransprot weer te geven.

--> gebruik stoichiometrie om te zien dat 0,1 mol MnO2 dus 2 * 0,1 mol electronen opneemt.

#4

Cerise

    Cerise


  • >25 berichten
  • 41 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 15 augustus 2006 - 19:03

Aha, natuurlijk! (Wat een domme vraag, realiseer ik me plots.)
In elk geval hartelijk bedankt!

#5

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44856 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 15 augustus 2006 - 19:34

Aha, natuurlijk! (Wat een domme vraag, realiseer ik me plots.)

Ten eerste, domme vragen bestaan niet, en ten tweede, als ze altijd zó helder en volledig werden gesteld als jij dat doet kost het oplossen van het probleem ook nauwelijks moeite. Dus die dank is wederzijds.... :)
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#6

sdekivit

    sdekivit


  • >250 berichten
  • 704 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 15 augustus 2006 - 21:01

dat ben ik helemaal met Jan van de Velde eens: domme vragen bestaan niet, vragen niet stellen, dat is pas dom :)

#7

hzeil

    hzeil


  • >1k berichten
  • 1379 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 16 augustus 2006 - 15:09

De berekening van Cerise aan een leclanchebatterij die gedurende ruim tien uur een stroom van 0.5 ampere zou kunnen leveren is gebaseerd op de volledige reductie van vierwaardig mangaan in de bruinsteen tot tweewaardig mangaan in de electroliet.
Maar dat is helaas niet de realiteit. Binnen de vaste fase verloopt de reduktie tot drie-waardig mangaan en dan nog hoofdzakelijk aan de buitenzijde van de bruinsteenkorrels. Het bijmengen van roet verbetert weliswaar het geleidingsvermogen van de bruinsteenmassa maar draagt niet bij aan de reductie van het inwendige van de korrels.

Met een stroom van 500 mA wordt een klein batterijtje met 8.7 gram bruinsteen zo zwaar overbelast dat het stofrendement extra laag wordt. De hoge oppervlakteweerstand van de korrels schermt dan het midden van de korrels praktisch geheel af van reduktie.
Ik denk zelfs dat we de stroom van 0.5 A niet halen als we de cel kortsluiten via een (weerstandloze) amperemeter. We zien dan een exponentieel aflopende stroom die snel naar bijna nul gaat. Na een onderbreking van enkele uren herstelt de cel zich door diffusie en kan er opnieuw een exponentieel aflopende stroom aan de cel onttrokken worden. Dit kan men meerdere keren herhalen. Maar telkens presteert de cel weer een beetje minder. Zo gaat het dus in werkelijkheid.

Op een schoolpraktikum kun je d.m.v. ontladingsproeven, bijv het meten van een stroom-tijd relatie en het integreren tot ampere-uren experimenteel laten vaststellen hoe de capaciteit van een batterij afhankelijk is van de wijze van ontladen.
In de praktijk vallen de prestaties van een batterij vaak zwaar tegen. Vooral als er elektromotoren mee worden aangedreven, bijvoorbeeld in speelgoed. Herstel door diffusie gebeurt zowel in de korrels als in de electroliet. Want er ontstaat een pH verloop van hoog in het midden van de cel naar laag bij de zinkbeker en die moet zich egaliseren. Voorzichtig "opladen" van een niet-oplaadbare batterij lukt ook wel een beetje om de concentratie-effecten te verminderen.
Uitleggen is beter dan verwijzen naar een website





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures