Hoe werkt elektrolyse? Elektrolyse is het de naam voor reacties die

Hoe werkt elektrolyse?
Elektrolyse is het de naam voor reacties die verlopen als je elektriciteit
door een stof of oplossing laat lopen. De reacties die hier bij horen zijn
redoxreacties. Alle redoxreacties verlopen door overdracht van elektronen.
Al deze reacties kunnen twee kanten op verlopen. Bij deze reacties heb je
te maken met twee soorten deeltjes: de reductor en oxidator. Een
reductor is een deeltje dat elektronen kan afstaan, een oxidator is een
deeltje dat elektronen op kan nemen.
In batterijen gebeuren deze reacties. In een batterij zit een reductor en
een oxidator. De reductor zal oxideren waarbij elektronen vrij komen. De
oxidator zal reduceren waarbij deze elektronen in zich opneemt.
Als je een batterij in een gesloten stroomkring brengt gaat er stroom
lopen van de - elektrode (kathode) naar de + elektrode (anode).
Aan de kathode verloopt het oxideren van de reductor, hierbij komen
elektronen vrij en worden ionen opgenomen/omgezet. De elektronen
stromen via de elektrode door het circuit, de ionen komen uit het
elektrolyt (de waterige oplossing waarin de reacties verlopen) en worden
omgezet in een niet geladen stof.
Aan de anode verloopt het reduceren van de oxidator, hierbij worden
elektronen opgenomen en ontstaan ionen. De elektronen komen van de
reductor, zijn door het circuit geweest en worden bij de anode opgenomen
door de oxidator, de ionen stromen door het elektrolyt.
Een alkaline batterij heeft zink en mangaan(IV)oxide in zich.
De halfreacties zijn:
Zn (s) + 2OH− (aq) → ZnO (s) + H2O (l) + 2e−
2MnO2 (s) + H2O (l) + 2e− → Mn2O3 (s) + 2OH− (aq)
__________________________________________+
Zn (s) + 2MnO2 (s) → ZnO (s) + Mn2O3 (s)
Red - 0,76
Ox + 0,74
1,50 Volt
Tussen beide halfreacties zit een elektrodepotentiaal van 1,5 Volt.
Deze materialen worden het meest gebruikt in AA batterijen.
Een elektrolyse cel is eigenlijk exact het tegenovergestelde van een
batterij. Je haalt er geen stroom uit, maar stopt er stroom in. Het
resultaat hiervan is dat beide reacties de andere kant op lopen.
Daarom is het ook zo dat je bepaalde batterijen kunt opladen en ontladen.
Bij het maken van waterstof maken we gebruik van elektrolyse.
De halfreacties zijn:
2H2O (l) → O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e−
4H2O (l) + 4e− → 2H2 (g) + 4OH− (aq)
__________________________________________+
6H2O (l) → O2 (g) + 4H+ (aq) + 2H2 (g) + 4OH− (aq)
6H2O (l) → O2 (g) + 2H2 (g) + 4H2O (l)
2H2O (l) → O2 (g) + 2H2 (g)
+1,23
- 0,83
2,06 Volt
(klopt dit)?
Bij een hogere spanning wordt het overschot aan energie omgezet in
warmte, exotherm. Deze warmte ontstaat door wrijvingswarmte in het
elektrolyt. Het elektrodepotentiaal wordt overschreden en het overschot
aan energie wordt door deze wrijving omgezet in warmte.
Bij een lagere spanning wordt het tekort aan energie opgevuld door
warmte, endotherm. Deze warmte wordt uit de omgeving gehaald en
wordt door het elektrolyt benut om het tekort aan energie op te vullen.