Kap.11 Elektrokjemi

Generelt Redokspar Zn (s) + Cu2+ (aq)  Zn2+ (aq) + Cu (s) Basert på grunnstoffenes ulike evner til å gi fra seg elektroner. Anode er den elektroden der det skjer en oksidasjon Katoden er den elektroden der det skjer en reduksjon

Spenningsrekka Delreaksjoner Zn (s)  Zn2+ (aq) +2e- (oksidasjon) Cu2+ (aq) +2e  Cu (s) (reduksjon) Grunnstoffene rangeres etter avtakende styrke som reduksjonsmiddel

Utdrag av spenningsrekka Oksidasjonsmidlenes styrke øker Oksidert form Redusert form Normalpotensial Eo (V) Reduksjonsmidlenes styrke øker Li+ (aq) + e-  Li (s) -3,03 Zn2+ (aq) + 2e-  Zn (s) -0,76 2 H+ (aq) + 2e-  H2 (g) 0,00 Cu2+ (aq) +2e-  Cu (s) +0,34 Au3+ (aq) +3e-  Au (s) +1,50 F2 (g) +2e-  2 F- (aq) +2,87

Normalpotensialer For en halvcelle er spenningen mellom den aktuelle halvcella og en standard hydrogenelektrode, målt ved normaltilstanden. Normalpotensialet Eo er vanligvis gitt som et reduksjonspotensial, det vil si det er knyttet til reduksjonsreaksjonen. Normaltilstanden: Løsninger 1 M, eventuelle gasser 1 atm trykk og 25 oC Normal potensial for en Standard hydrogenelektrode: 2H+ (aq) + 2 e-  H2 (g) Eo = 0,00

Standard hydrogenelektrode Måling av normalpotensialet ved hjelp av standard hydrogenelektrode

Galvanisk celle elektroner Zn Ag Anode Katode - + Er et likestrømsbatteri. Reduksjonen og oksidasjonen i en spontan redoksprosess er fysisk adskilt. Ved hjelp av to elektroder blir elektronene tvunget til å gå gjennom en ytre elektrisk leder Zn (s) +2 Ag+ (aq) + Zn2+ (aq) + 2 Ag (s)   Zn (s) | Zn2+ (1 M) || Ag+ (1 M) | Ag (s) Anode elektroner Katode - + Zn 2+ Ag

Elektromotorisk spenning Den elektromotoriske spenningen, ems (cellespenningen) er Ems = Eo = Eo katode - Eo anode Gir for cellen over: Ems = 0,80 - (-0,76) = 1,56 V

Batterier (akkumulatorer) Blyakkumulatoren Pb|Pb2+(aq)||Pb4+ (aq)| Pb2+ (aq) Tørrelementet NiFe-akkumulatoren NiCd- akkumulatoren Brenselsceller

Nernst's formel for cellepotensialer Dersom vi ikke har normaltilstand kan vi regne ut potensialene etter Nernsts formel: For reaksjonen a A + b B +. . . . q Q + r R + . . . er Nernst's formel gitt ved:

Elektrolyse Ved elektrolyse blir energi tilført fra en ytre likestrømskilde. En redoksreaksjon blir da tvunget til å gå i motsatt retning av den spontane. Dette kan en utnytte til å fremstille metaller og gasser og til å belegge et metall med annet metall. Ved elektrolyse er anoden positiv og katoden negativ.

Faradays lov Mengden av stoff som blir utskilt ved elektrodene er avhengig av strømmengden som blir sendt gjennom elektrolytten. 96500 C = elementærladningen·Avogadros tall Et val er definert som den mengden i gram som svarer til stoffets atommasse dividert med antall elektroner som blir tatt opp eller avgitt. molmasse strøm , A tid, s antall ladninger på det utfelte ionet ladningen til ett mol elektroner, As Faradays konstant

Korrosjon og korrosjonsvern Korrosjon på metaller , betong og andre materialer er et alvorlig samfunnsproblem. Jern korroderer når det kommer i kontakt med vann og oksygen. Ioner, støv og forurensninger øker korrosjonsfarten. Korrosjonsvern kan skje på flere måter, for eksempel ved: Beskyttende belegg Katodisk beskyttelse (offeranode) Anodisk beskyttelse Korrosjonsinhibitorer Korrosjonsbestandige legeringer