Back to frontpage
Hét vraag- en antwoordplatform van Nederland

Hoe werkt een batterij?

In een koolstof-zink batterij of een alkalinebatterij.

Om in stroom te voorzien denk ik dan aan stromende elektronen. Maar als ik de bijbehorende chemische reacties bekijk zie ik niet wat er nou precies in het elektrisch apparaat zorgt voor 'beweging'. De elektronen die vrijkomen bij de oxidatie van zink lijken er niet meteen voor te zorgen.

De volgende reacties (zie bron) zijn:

-1) Aan de negatieve pool zal het zink oxideren en het elektrolyt ingaan. Hierbij staat het twee elektronen af:

-2) aan de positieve pool zal reductie plaatsvinden, waarbij het mangaan(IV)oxide als depolarisator optreedt en het waterstofgas oxideert tot water. Mangaan wordt gereduceerd

-3) De waterstofionen zijn afkomstig van het elektrolyt (ammoniumchloride)

-4) De vrijgekomen ammoniak-moleculen complexeren daarbij met de zinkionen

https://nl.wikipedia.org/wiki/Zink-koolstofcel

Ik begrijp dus niet welke atomen/moleculen de batterij uiteindelijk verlaten en in het apparaat 'gaan'?

erotisi
10 jaar geleden
2.7K

Heb je meer informatie nodig om de vraag te beantwoorden? Reageer dan hier.

Geef jouw antwoord

Het is niet mogelijk om je eigen vraag te beantwoorden Je mag slechts 1 keer antwoord geven op een vraag Je hebt vandaag al antwoorden gegeven. Morgen mag je opnieuw maximaal antwoorden geven.

/
Geef Antwoord
+
Selected image

Het beste antwoord

Bij een batterij zorgen de chemische reacties voor een potentiaalverschil tussen de polen (wat wij ook wel voltage noemen). De werking is, dat er twee metalen in de batterij zitten (heel vroeger koper en zink), waarvan het ene metaal (veel) edeler is dan het andere: koper is een stuk edeler metaal dan zink. Nu bestaat er een spanningsreeks (spanning = amperage van de stroom die gaat lopen) van de metalen: K Ca Na Mg Al Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au.
Je ziet waterstof er tussen staan omdat dit als benchmark geldt. Alle metalen die na waterstof volgen, zijn half-edele en edele edele metalen. Hoe verder in de reeks de metalen uit elkaar staan hoe sterker de stroom die gaat lopen. De sterkte van de batterij kan op diverse manieren worden geregeld, door keuze van het formaat, ingredienten, en geleidend tussenmedium waar doorheen de elektronen van de ene pool naar de andere gaan lopen als je de kring sluit. zie de bron.
De reactie die verloopt is dat (bij sluiting van de stroomkring) het oxide van het edele metaal het minder edele metaal zal oxideren, en zelf omgezet wordt in het metaal. Dus Koperoxide plus zink levert zinkoxide plus koper. Deze reacties zijn redoxreacties. (zie de bron)

Maar die reactie vindt pas plaats als je de batterij ergens op aansluit. De energie die een batterij bezit, is dan ook potentiele (chemische) energie. Er loopt geen stroom, zo lang de batterij nergens op wordt aangesloten. Zodra je de stroomkring sluit, wordt de energie van de batterij in stroom omgezet (plus wat warmte). In een ideale batterij blijft de potentiele energie altijd bewaard maar doordat geen materiaal ideaal stabiel is, kan een batterij toch achteruitgaan. Diverse, elkaar opvolgende nieuwere vormen van batterijen (die wel allemaal op het principe berusten) zijn steeds meer geperfectioneerd. Het koper-en zinkmodel (de voltazuil) werd al lang geleden verlaten en heel lang zijn zink-en-koolstofbatterijen gebruikt; en tegenwoordig komen alkalinebatterijen veel voor.

Ze hebben allemaal gemeen, dat er geen stroom loopt, zo lang de batterij nergens op wordt aangesloten.

Toegevoegd na 1 minuut:
Er zijn geen atomen en moleculen die de batterij verlaten. De batterij is uitsluitend een 'elektronenpomp'.
(Lees meer...)
Bronnen:
Verwijderde gebruiker
10 jaar geleden
erotisi
10 jaar geleden
Ok, het zijn dus elektronen die de batterij verlaten. Ik weet niet in hoeverre je mij kunt/wilt helpen om die elektronen terug te vinden in onderstaande reacties.
Maar waar in onderstaande reacties kan ik die elektronen dan terug vinden die uiteindelijk dan de batterij verlaten 1) Zn(s) → Zn2+(aq) + 2 e− 2) 2MnO2(s) + 2 e− + 2NH4Cl(aq) → Mn2O3(s) + 2NH3(aq) + H2O(l) + 2 Cl− 3) Zn2+ + 2[H(NH3)]+ → [Zn(NH3)2]2+ + 2H+ totale reactie: Zn(s) + 2MnO2(s) + 2NH4Cl(aq) → Mn2O3(s) + Zn(NH3)2Cl2 (aq) + H2O(l)
tinus1969
10 jaar geleden
Klik ff door naar https://nl.wikipedia.org/wiki/Galvanisch_element daar is een duidelijker plaatje. Kort samengevat; de totale reactie bestaat uit twee halfreacties die op twee andere plaatsen in de batterij plaatsvinden. De electronen kunnen alleen 'buitenom' dus buiten de batterij van de ene naar de andere helft. En als ze buitenom lopen, kunnen ze daar hun nuttige werk doen.
erotisi
10 jaar geleden
Het galvanisch element is goed te begrijpen, maar als ik dat wil terug lezen in de batterij herken ik dat niet zo snel terug. Dus hoe kan ik het beste de reacties spiegelen: 1) bij galvanisch element (ge) heb je dus zink en koper. Bij de zink-koolstof batterij (b) zie ik wel zink maar wat kan ik vergelijken met koper? Mangaanoxide?? 2) bij ge zie ik twee elektrolyten zinksulfaat en kopersulfaat. Bij b zie ik alleen ammoniumcloride NH4+. Hierin lijken de positieve zinkionen in te worden opgenomen. Maar is er maar één elektrolyt?
tinus1969
10 jaar geleden
@erotisi; mag ik eerst vragen wat je achtergrondkennis is. Heb je VWO scheikunde gedaan?
tinus1969
10 jaar geleden
@erotici. KIjk eens goed naar de diverse (half)reacties, en onthoud dat de grote ionen niet van de ene naar de andere helft van de batterij kunnen -ze zijn immers gescheiden. Halfreactie 1 is oxidatie van Zn naar Zn2+, hier komen electronen vrij. De Zn2+ vormt (reactie 3) in dezelfde cel een complex met ammonia. Hier geburt verder niets met electronen. Halfreactie 2 is reductie van MnO2 naar Mn2O3, hier worden electronen verbruikt.
erotisi
10 jaar geleden
Ik heb het nog eens rustig door gekeken.
Als ik het plaatje goed voor me heb dan gaan er dus elektronen vanuit de kathode (de minpool) het apparaat in. Hier bij gaat zink een reactie aan met ammoniakchloride (NH4Cl) waarbij Zn(NH3)2Cl2 ontstaat. Bij de anode (+) (bovenkant) komen de elektronen er weer in en gaan via de grafietstaat een reactie aan met mangaanoxide hierbij ontstaat dan Mn2O3. Wat ik dan niet begrijp, in vergelijking met het ge, is dat mangaan niet voorkomt in de spanningsreeks. Hoe kan er dan toch een stroom opgang komen als zink snel zijn elektronen zal afstaan maar er geen groter negatief potentiaal ontstaat. Of is mangaanoxide toch edeler dan zink. Zo ja, hoe zie/werkt je dat? Waar dient de grafietstaaf eigenlijk voor? Het is dan inderdaad een zink-koolstof batterij, dus die naam verklaart het wel maar het grafiet zal ook wel een functie hebben, maar welke? Bij de ge zie je dat via de ionen/zoutbrug er voorkomen wordt dat de stroom stagneert. Is er ook zoiets in een batterij te ontdekken?
Bij de ge houdt uiteindelijk de functie op (de batterij is leeg) als de zinkstaaf is opgelost of alle koperionen zijn neergeslagen op de koperstaaf. Maar wat gebeurt er bij een batterij als hij leeg is? Is dat als alle MnO2 geworden is tot Mn2O3 en alle zink tot Zn(NH3)2? Verder zie je op het plaatje dat MnO2 en NH4Cl een vochtige pasta vormen, maw één mix van moleculen vormen. Zie http://www.aljevragen.nl/sk/redox/RED013.html
Maar in het plaatje op wikipedia zie je duidelijk een onderscheid tussen het bruinsteen en de elektrolyt. Wat is nu de juiste weergave? Wat me overigens nog bevreemd is dat in wikipedia bij het galvanisch element (ge) de anode zich bevind aan de zink-kant "Dit proces – het afstaan van elektronen - wordt oxidatie genoemd en vindt plaats aan de anode." terwijl bij het artikel van de zinkkoolbatterij van wiki staat: "Aan de negatieve pool zal het zink oxideren en het elektrolyt ingaan. Hierbij staat het twee elektronen af:" (dus aan de kathode). Wat is nu juist?
tinus1969
10 jaar geleden
@erotisi, nogmaals, wat is je voorkennis? Dat maakt het makkelijker om antwoord te geven.
erotisi
10 jaar geleden
Oh ja, ik weet niet of je daar wat aan hebt, want ik heb vrij weinig natuurkunde/scheikunde gehad. En hetgeen ik nu weet is bijna alleen door zelfstudie, en daar valt weinig maat op te zetten...hoewel....
tinus1969
10 jaar geleden
Kijk naar het plaatje op (en lees goed) http://www.aljevragen.nl/sk/redox/RED013.html 1. Mangaan komt natuurlijk voor voor in de spanningsreeks. Alleen zijn sommige gepubliceerde reeksen onvolledig. In een volledige reeks hoort mangaan erbij. Er zijn oa. tabellen waar je de bijbehorende redoxpotentialen kunt opzoeken (als je HAVO-VWO zou hebben gedaan; dit soort informatie staat in Binas) .
2. Grafietstaaf: Grafiet (koolstof) is een goede geleider van stroom. het dient dus als electrode.
3. De rol van zoutbrug wordt hier overgenomen door de zoutpasta.
4. De batterij is leeg als alle Zn is omgezet in Zn2+ (strikt genomen; als er een evenwicht is tussen Zn/Zn2+ enerzijds en MnO2/Mn2O3 anderzijds).
5. Mbt 'juiste weergave: Er is niet één juiste weergave. Verschillende batterijen/cellen kunnen verschillende opbouw hebben.
6. kathode en anode wordne makkelijk en vaak oor elkaar gehaald. Ezelsbruggetje: KNAP (Kathode Negatief Anode Positief) en electronen lopen van min naar plus dus van Kathode naar Anode. Ze lopen dus van Zn-kant naar Mn-kant.
erotisi
10 jaar geleden
Willem en Tinus bedankt
Deel jouw antwoord

Het is niet mogelijk om je eigen vraag te beantwoorden Je mag slechts 1 keer antwoord geven op een vraag Je hebt vandaag al antwoorden gegeven. Morgen mag je opnieuw maximaal antwoorden geven.

/
Geef Antwoord
+
Selected image
logo van Kompas Publishing

GoeieVraag.nl is onderdeel van Kompas Publishing