[scheikunde] PO elektrochemische cel

De Pianoman

[Niveau - 6VWO]

Hallo,

Voor mijn PO scheikunde wil ik samen met een vriend een rood LED lampje laten branden op 2 Zn_(s)|Zn²⁺_(aq)||Cu²⁺_(aq)|Cu_(s) cellen. Deze 2 cellen leveren in totaal een bronspanning van 2,10 V op. Een LED lampje heeft gemiddeld 20 mA en ongeveer 2 V nodig. Nu moeten wij berekenen hoe groot de elektroden moeten zijn om een stroom van 20 mA op te wekken, maar volgens ons klopt de berekening ergens niet helemaal (We hebben de getallen op de rekenmachine niet afgerond, maar het leek ons overzichtelijker dat in deze tekst wel te doen):

Constante van Faraday = 9.6·10⁴ C per mol elektronen

1 C = 1.0·10³ mA per seconde

9.6·10⁴ C = 9.6·10⁷ mA per seconde = 1 mol elektronen per seconde

Hoeveel mol elektronen per seconde nodig?

9.6·10⁷ mA per seconde = 1 mol elektronen per seconde

20 mA per seconde = x mol elektronen per seconde

x = 2.1·10^-7 mol elektronen per seconde

Zn staat 2 elektronen af, dus (2.1·10^-7) ÷ 2 = 1.05·10^-7 mol Zn per seconde nodig.

1 mol Zn = 65.38 gram

1.05·10^-7 mol Zn = x gram per seconde nodig

x = 6.78·10^-6 gram per seconde nodig

Dichtheid Zn = 7.2·10³ kilogram per m³ = 7.2·10⁶ gram per 1·10⁶ cm³

7.2·10⁶ gram = 1·10⁶ cm³ Zn

6.78·10^-6 gram = x cm3 Zn

x = 9.41·10^-7 cm³ Zn

Een kubusje van 9.41·10^-7 cm³ Zn wordt dus in 1 seconde omgezet tot Zn²⁺. De zijde van dit kubusje zou dan 0.1 millimeter zijn en een brandtijd van 1 seconde van het LEDje produceren. Dan zou een kubusje van 1 mm³ voor een brandtijd van 1000 seconden zorgen. We weten dat een LEDje weinig energie verbruikt, maar dit getal kwam wel erg onrealistisch op ons over.

Wat doen we fout?

Oh, en nog een vraag: Is 2,10 V te hoog voor een rood LED lampje? Moet er een weerstand tussen?

P.S.: Mijn excuses als de hele bovenstaande berekening niet klopt, maar wij hebben nog nooit gewerkt met Coulomb en Faraday, het is allemaal nieuw voor ons.

Alvast bedankt.

Jan van de Velde

Iemand die assistentie kan verlenen?

Fred F.

1 C = 1.0·10³ mA per seconde

mA per seconde bestaat niet.

1 Ampere = 1 Coulomb/seconde

1 Coulomb = 1 Ampere*seconde

Maar afgezien van dit soort slordigheden lijkt het mij dat je berekende getallen juist zijn: 1 mm³ Zn voor 1000 uur.

Je hebt het over een (theoretische) bronspanning van 2,1 V voor twee cellen maar in de praktijk zal dat wel minder zijn.

Als je bang bent dat je lampje doorbrandt meet je gewoon eerst de spanning voor je het lampje aansluit.

De Pianoman

Hmm, volgens mijn leraar was het een nogal onnozele berekening omdat het helemaal niet nodig was dit uit te rekenen.

Maarja, ik heb eergisteren de proef succesvol uitgevoerd met een bronspanning van precies 2.10V en een stroom van maar liefst 400 mA

.

Groet.

Bart

De maximale amperage wat je uit je cel kan halen is afhankelijk van de reactiesnelheid en ion-transfer snelheden. Daar wil je echt niet aan gaan rekenen.

Als we er van uit gaan dat je cel voldoende amperage kan leveren, dan wordt de stroom bepaald (volgens de wet van Ohm) door de spanning en (vervangingsweerstand) in je circuit. Een led lampje moet je overigens nooit direct op een stroombron aansluiten, omdat deze een lage weerstand heeft, waardoor er te veel stroom doorheen gaat lopen. Zorg dat je het led-lampje in serie zet met een weerstand. Hoe groot de weerstand moet zijn kun je uitrekenen, maar dat mag je eerst zelf proberen.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[scheikunde] PO elektrochemische cel

[scheikunde] PO elektrochemische cel

Re: [scheikunde] PO elektrochemische cel

Re: [scheikunde] PO elektrochemische cel

Re: [scheikunde] PO elektrochemische cel

Re: [scheikunde] PO elektrochemische cel