Praktische opdracht
Batterij met huis-, tuin- en keukenmaterialen
Karlijn Bommezijn (V5c) en Pleun Schoormans (V5e)
, Inleiding
Het maken van een batterij, hoe moet dat nou eigenlijk? Laten we eerst eens beginnen met
wat je al weet: Je weet waarschijnlijk al dat een batterij apparaten kan laten werken door op
de een of andere manier, met behulp van elektronen en potentiaalverschillen, bestaande
energie om te zetten in de benodigde energie. Dagelijks maakt de mens gebruik van
miljoenen batterijen, net als wij vorige week. We wilden graag netflix kijken, maar plotseling
deed de afstandsbediening het niet meer. Blijkbaar waren de batterijen leeg. Hierdoor
vroegen wij ons af: hoe werken die kleine, bijna magische, objecten die we zo vaak
gebruiken? En is het mogelijk om er zelf een te maken? Dat gaan we uitzoeken!
Theoretisch kader
Een batterij werkt door middel van een redoxreactie. Een redoxreactie bestaat uit 2
halfreacties gevormd door de oxidator en de reductor. In onze proefopstelling dient ijzer
(Fe(s)) als reductor en waterstofionen (2H+) als oxidator. De halfreacties vormen samen een
totaalreactie:
Fe(s) -> Fe2+ + 2e- ∆V= Vox - Vred = 0--0,45 = 0,45V
2H+ + 2e- -> H2 Het verwachte voltage is 0,45 V per cel
----------------------------- + Het verwachte voltage van heel de opstelling is 7,2 V
Fe(s) + 2H+ -> Fe2+ + H2
De twee metalen zijn de elektroden van de batterij en maken gebruik van elektronegativiteit.
Dit geeft aan hoe hard een atoom aan elektronen trekt. Doordat er twee metalen aan elkaar
worden verbonden, trekken beide metalen aan elkaars elektronen. De een zal echter harder
trekken dan de ander, waardoor de elektronen in zijn richting zullen bewegen. Zo ontstaat
stroom.
H+ is de oxidator, de oxidator onttrekt elektronen aan de elektrode, die hierdoor positief
geladen wordt, de Fe-elektrode is dus de pluspool. Fe(s) is de reductor, de reductor staat zijn
elektronen af aan de elektrode, die hierdoor negatief geladen wordt. De Cu-elektrode is dus
de minpool. Elektronen bewegen in de cel van de minpool (Cu-elektrode) naar de pluspool
(Fe-elektrode). Aan de kant van de Fe-elektrode is de oplossing erg negatief geladen. Aan
de kant van de Cu-elektrode gaan er H2-ionen de oplossing in, deze kant is dus erg positief.
De elektronen willen zich zo gelijk mogelijk verspreiden dus zullen de elektronen van de
minpool naar de pluspool bewegen.
Ontwerpeisen
Batterij met huis-, tuin- en keukenmaterialen
Karlijn Bommezijn (V5c) en Pleun Schoormans (V5e)
, Inleiding
Het maken van een batterij, hoe moet dat nou eigenlijk? Laten we eerst eens beginnen met
wat je al weet: Je weet waarschijnlijk al dat een batterij apparaten kan laten werken door op
de een of andere manier, met behulp van elektronen en potentiaalverschillen, bestaande
energie om te zetten in de benodigde energie. Dagelijks maakt de mens gebruik van
miljoenen batterijen, net als wij vorige week. We wilden graag netflix kijken, maar plotseling
deed de afstandsbediening het niet meer. Blijkbaar waren de batterijen leeg. Hierdoor
vroegen wij ons af: hoe werken die kleine, bijna magische, objecten die we zo vaak
gebruiken? En is het mogelijk om er zelf een te maken? Dat gaan we uitzoeken!
Theoretisch kader
Een batterij werkt door middel van een redoxreactie. Een redoxreactie bestaat uit 2
halfreacties gevormd door de oxidator en de reductor. In onze proefopstelling dient ijzer
(Fe(s)) als reductor en waterstofionen (2H+) als oxidator. De halfreacties vormen samen een
totaalreactie:
Fe(s) -> Fe2+ + 2e- ∆V= Vox - Vred = 0--0,45 = 0,45V
2H+ + 2e- -> H2 Het verwachte voltage is 0,45 V per cel
----------------------------- + Het verwachte voltage van heel de opstelling is 7,2 V
Fe(s) + 2H+ -> Fe2+ + H2
De twee metalen zijn de elektroden van de batterij en maken gebruik van elektronegativiteit.
Dit geeft aan hoe hard een atoom aan elektronen trekt. Doordat er twee metalen aan elkaar
worden verbonden, trekken beide metalen aan elkaars elektronen. De een zal echter harder
trekken dan de ander, waardoor de elektronen in zijn richting zullen bewegen. Zo ontstaat
stroom.
H+ is de oxidator, de oxidator onttrekt elektronen aan de elektrode, die hierdoor positief
geladen wordt, de Fe-elektrode is dus de pluspool. Fe(s) is de reductor, de reductor staat zijn
elektronen af aan de elektrode, die hierdoor negatief geladen wordt. De Cu-elektrode is dus
de minpool. Elektronen bewegen in de cel van de minpool (Cu-elektrode) naar de pluspool
(Fe-elektrode). Aan de kant van de Fe-elektrode is de oplossing erg negatief geladen. Aan
de kant van de Cu-elektrode gaan er H2-ionen de oplossing in, deze kant is dus erg positief.
De elektronen willen zich zo gelijk mogelijk verspreiden dus zullen de elektronen van de
minpool naar de pluspool bewegen.
Ontwerpeisen
