18.3
Een spontane redoxreactie wekt elektriciteit op, die elektrische apparaten kan aandrijven. Maar hoe werkt het? Beschouw de redoxreactie tussen koper en een zilvernitraatoplossing.
Wanneer het in één vat wordt geplaatst, wordt het koper geoxideerd tot koper(I)ionen, terwijl de zilverionen worden gereduceerd tot een zilverneerslag. Hier is de overdracht van elektronen direct en genereert geen elektrische stroom. Wanneer deze halfreacties echter fysiek worden gescheiden en verbonden via een extern circuit, wordt een elektrische stroom waargenomen.
Deze opstelling wordt een elektrochemische cel genoemd, verder gedefinieerd als een galvanische of volta cel voor een spontane redoxreactie. Een galvanische cel bestaat uit twee halve cellen die de halfcelreactiemengsels van een vaste metalen elektrode in de bijbehorende elektrolytoplossing bevatten. Hier is het koper in waterig kopernitraat en zilver in waterig zilvernitraat.
De gescheiden reactanten ervaren een celpotentiaal, maar zonder een externe verbinding vindt er geen reactie of stroom van elektronen plaats. Eenmaal extern verbonden, worden de elektronen gedwongen om indirect over het externe circuit te stromen, waardoor de reacties op de respectieve elektroden kunnen plaatsvinden. Volgens afspraak vindt oxidatie plaats bij de anode die een negatieve lading draagt, en reductie bij de kathode die een positieve lading draagt.
Terwijl de overdracht van elektronen plaatsvindt, worden positieve ionen gevormd in de oxidatiehalfcel en negatieve ionen in de reductiehalfcel. Dit veroorzaakt een positieve en negatieve ladingopbouw waardoor verdere elektronenstroom wordt voorkomen en moet continu worden geneutraliseerd om de reactie voort te zetten. De twee halve cellen zijn dus verbonden door een zoutbrug:een omgekeerde U-buis met een pasta of gel van een inerte elektrolyt zoals natriumnitraat.
Naarmate de redoxreactie vordert, stromen de tegenionen in de respectievelijke halve cellen om ladingsneutraliteit te verzekeren zonder mengen van elektrolyten. Speciale notaties of celschema's worden gebruikt om een galvanische cel te beschrijven. De oxidatie is aan de linkerkant weergegeven en de reductie aan de rechterkant.
Een dubbele verticale lijn geeft een zoutbrug aan die de twee halve cellen verbindt, terwijl enkele verticale lijnen de interfaces tussen de samenstellende fasen aangeven. Als er twee of meer componenten in dezelfde fase bestaan, worden ze gescheiden door komma's.
Spontane chemische reacties
Spontane redoxreacties komen overvloedig voor in de natuur. De chemische reactie die plaatsvindt in een wegwerpbare AA-bat…
Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.