COMMUNITY

Samenvatting · Scheikunde · havo 5 Redoxreacties: oxidator, reductor, batterijen en corrosie

StudyZone

ScheikundeVak

WAT ZIT ERIN

1Een batterij, een roestende fiets en een zilverlaagje op bestek: overal gaan elektronen van het ene deeltje naar het andere. Na deze samenvatting kun je oxidator en reductor aanwijzen, halfreacties opstellen en optellen, met Binas voorspellen of een redoxreactie verloopt en…

Bewaar deze samenvatting

Een batterij, een roestende fiets en een zilverlaagje op bestek: overal gaan elektronen van het ene deeltje naar het andere. Na deze samenvatting kun je oxidator en reductor aanwijzen, halfreacties opstellen en optellen, met Binas voorspellen of een redoxreactie verloopt en uitleggen hoe een batterij, een elektrolyse en corrosie werken.

Elektronenoverdracht

Een redoxreactie is een reactie waarbij elektronen worden overgedragen.

De reductor staat elektronen af en wordt zelf geoxideerd.
De oxidator neemt elektronen op en wordt zelf gereduceerd.

Bij elke redoxreactie gebeuren beide tegelijk. Elektronen verdwijnen niet: wat de reductor afstaat, neemt de oxidator op.

Halfreacties

Een redoxreactie splits je in twee halfreacties: één voor de reductor en één voor de oxidator. In Binas staan de halfreacties van redoxkoppels als oxidator + elektronen $\to$ reductor, met de standaardelektrodepotentiaal $V_{0}$ in volt.

Zn \to Z n^{2 +} + 2 e^{-}

C u^{2 +} + 2 e^{-} \to Cu

Voor de totaalreactie maak je het aantal elektronen gelijk en tel je de halfreacties op. In de totaalreactie staan geen elektronen:

Zn + C u^{2 +} \to Z n^{2 +} + Cu

Een halfreactie zelf opstellen

Staat een halfreactie niet in Binas, dan stel je hem zelf op. In een zuur milieu doe je dat zo:

Schrijf links de stof die reageert, rechts het product.

Maak de O-atomen kloppend met

H_{2} O

Maak de H-atomen kloppend met

H^{+}

Maak de lading kloppend met

e^{-}

Voorbeeld

waterstofperoxide (

H_{2} O_{2}

) wordt in zuur milieu omgezet in water. Na stap 1 en 2 staat er

H_{2} O_{2} \to 2 H_{2} O

: de O-atomen kloppen al, de H-atomen nog niet. Stap 3 geeft

H_{2} O_{2} + 2 H^{+} \to 2 H_{2} O

: de atomen kloppen, de lading nog niet (links

+ 2

, rechts 0). Stap 4: er komen 2 elektronen links bij, en pas dan is de halfreactie af:

H_{2} O_{2} + 2 H^{+} + 2 e^{-} \to 2 H_{2} O

Combineer je dit met $2 I^{-} \to I_{2} + 2 e^{-}$ , dan krijg je $H_{2} O_{2} + 2 H^{+} + 2 I^{-} \to 2 H_{2} O + I_{2}$ .

Verloopt de reactie?

In Binas staan de redoxkoppels op volgorde van $V_{0}$ . Bovenaan staat de sterkste oxidator, onderaan de sterkste reductor.

Hoe hoger $V_{0}$ , hoe sterker de oxidator van het koppel.
Hoe lager $V_{0}$ , hoe sterker de reductor van het koppel.

Regel: een redoxreactie verloopt als de $V_{0}$ van de oxidator hoger is dan de $V_{0}$ van de reductor.

Koppel (oxidator + elektronen $\to$ reductor)	$V_{0}$ (V)
$H_{2} O_{2} + 2 H^{+} + 2 e^{-} \to 2 H_{2} O$	+1,78
$A g^{+} + e^{-} \to Ag$	+0,80
$C u^{2 +} + 2 e^{-} \to Cu$	+0,34
$2 H^{+} + 2 e^{-} \to H_{2}$	0,00
$S n^{2 +} + 2 e^{-} \to Sn$	-0,14
$F e^{2 +} + 2 e^{-} \to Fe$	-0,44
$Z n^{2 +} + 2 e^{-} \to Zn$	-0,76

Een koperen munt in een zilvernitraatoplossing: $A g^{+}$ (+0,80 V) is een sterkere oxidator dan $C u^{2 +}$ (+0,34 V), dus: $Cu + 2 A g^{+} \to C u^{2 +} + 2 Ag$ . Op de munt komt een laagje zilver.
Zink in zoutzuur: $H^{+}$ (0,00 V) is een sterkere oxidator dan $Z n^{2 +}$ , dus $Zn + 2 H^{+} \to Z n^{2 +} + H_{2}$ . Koper reageert niet met zoutzuur: $H^{+}$ (0,00 V) is een zwakkere oxidator dan $C u^{2 +}$ (+0,34 V), dus de $V_{0}$ van de oxidator ligt onder die van de reductor.

De batterij

In een elektrochemische cel (batterij) reageren de reductor en de oxidator gescheiden, elk in een eigen halfcel, zodat de elektronen door een draad moeten.

Aan de minpool (negatieve elektrode) reageert de reductor en komen elektronen vrij.
Aan de pluspool (positieve elektrode) reageert de oxidator en worden elektronen opgenomen.
De elektronen lopen door de draad van de minpool naar de pluspool.
Een zoutbrug (of membraan) laat ionen door, zodat de halfcellen elektrisch neutraal blijven.

De bronspanning is $Δ V_{0} = V_{0} (oxidator) - V_{0} (reductor)$ . Voor zink en koper: $0, 34 - (- 0, 76) = 1, 10$ V.

Een accu is oplaadbaar: bij het opladen gaat de reactie de andere kant op. In een brandstofcel reageert waterstof met zuurstof:

H_{2} \to 2 H^{+} + 2 e^{-} (minpool)

O_{2} + 4 H^{+} + 4 e^{-} \to 2 H_{2} O (pluspool)

De totaalreactie is $2 H_{2} + O_{2} \to 2 H_{2} O$ , de bronspanning is $1, 23 - 0, 00 = 1, 23$ V.

Elektrolyse

Bij elektrolyse dwingt een stroombron een reactie af die vanzelf niet verloopt.

Aan de negatieve elektrode reageert de sterkste oxidator die aanwezig is.
Aan de positieve elektrode reageert de sterkste reductor die aanwezig is.

Voorbeeld

elektrolyse van een koper(II)sulfaatoplossing met inerte elektroden. Aan de negatieve elektrode slaat koper neer:

C u^{2 +} + 2 e^{-} \to Cu

. Aan de positieve elektrode reageert water:

2 H_{2} O \to O_{2} + 4 H^{+} + 4 e^{-}

. Totaal:

2 C u^{2 +} + 2 H_{2} O \to 2 Cu + O_{2} + 4 H^{+}

Toepassingen: metalen winnen of zuiveren (aluminium, koper) en voorwerpen bedekken met een metaallaagje.

Corrosie

IJzer roest doordat het wordt geoxideerd door zuurstof in aanwezigheid van water:

Fe \to F e^{2 +} + 2 e^{-} O_{2} + 2 H_{2} O + 4 e^{-} \to 4 O H^{-}

De gevormde ijzer(II)ionen worden verder geoxideerd tot roest. Zout in het water versnelt het roesten. Bescherming kan op drie manieren:

Met een laag verf of een ander materiaal. Is de laag beschadigd, dan begint het roesten alsnog.
Verzinken: zink is een sterkere reductor dan ijzer (-0,76 V tegenover -0,44 V) en wordt dus eerder geoxideerd, ook bij een kras. Tin (-0,14 V) is een zwakkere reductor dan ijzer: bij een beschadigde tinlaag roest het ijzer juist sneller.
Met een opofferanode: een blok magnesium of zink op een scheepsromp of pijpleiding, dat in plaats van het ijzer wordt geoxideerd.

Valkuilen

De oxidator wordt gereduceerd en de reductor wordt geoxideerd. Dat klinkt omgekeerd, maar klopt.
In de totaalreactie staan geen elektronen. Maak ze gelijk en laat ze wegvallen.
Controleer bij halfreacties en totaalreacties zowel de atomen als de lading.
Bij een batterij reageert de reductor aan de minpool, bij elektrolyse reageert de sterkste reductor aan de positieve elektrode.

In het kort

Reductor: staat elektronen af, wordt geoxideerd. Oxidator: neemt elektronen op, wordt gereduceerd.
Halfreacties stel je op met $H_{2} O$ , $H^{+}$ en $e^{-}$ . Tel ze op zonder elektronen in de totaalreactie.
Een reactie verloopt als $V_{0}$ van de oxidator hoger is dan $V_{0}$ van de reductor.
In een batterij reageert de reductor aan de minpool en de oxidator aan de pluspool, $Δ V_{0} = V_{0} (ox) - V_{0} (red)$ .
Bij elektrolyse reageert aan de negatieve elektrode de sterkste oxidator en aan de positieve elektrode de sterkste reductor.
Roesten is oxidatie van ijzer. Je beschermt tegen corrosie met een laag, door te verzinken of met een opofferanode.

Meer Scheikunde uit de Oefentoetsen

VRAAG 1 · MOLECULEN EN REACTIEVERGELIJKINGEN

Oefentoets

8 vragen

Moleculen en reactievergelijkingen

Scheikunde · havo 3

Moleculen en reactievergelijkingen

Samenvatting

Moleculen en reactievergelijkingen

Scheikunde · havo 3

VRAAG 1 · REKENEN MET MOL

Oefentoets

12 vragen

Rekenen met de mol: 12 opgaven van gram tot rendement

Scheikunde · havo 4

zeep en wassen

Studieset

25 kaarten

Zeep en wassen: hydrofiel, emulsie en hard water in 25 kaarten

Scheikunde · havo 2

Bekijk alles voor scheikunde havo

Staat hier iets dat niet klopt of niet hoort? .

Samenvatting · Scheikunde · havo 5 Redoxreacties: oxidator, reductor, batterijen en corrosie

Elektronenoverdracht

Halfreacties

Een halfreactie zelf opstellen

Verloopt de reactie?

De batterij

Elektrolyse

Corrosie

Valkuilen

In het kort

Meer Scheikunde uit de Oefentoetsen

Moleculen en reactievergelijkingen

Moleculen en reactievergelijkingen

Rekenen met de mol: 12 opgaven van gram tot rendement

Zeep en wassen: hydrofiel, emulsie en hard water in 25 kaarten

Probeer het met je volgende toets