Galvanische cel versus elektrolytische cel

Galvanische cel versus elektrolytische cel Een galvanische en een elektrolytische cel zijn beiden gebaseerd op redoxreacties waarvan beide halfreacties doorgaan in twee aparte compartimenten. Deze compartimenten zijn enkel met elkaar verbonden via een geleider en een zoutbrug. Het verschil tussen beide cellen zit hem in het al dan niet spontaan opgaan van de halfreacties. Een galvanische cel is als een batterij en levert energie. De halfreacties verlopen hier spontaan. Een elektrolytische cel wordt wel opgebouwd als een galvanische cel maar heeft een spanningsbron nodig. Hier gaan de halfreacties alleen door na toevoeging van elektrische energie.

Galvanische cel

Een galvanische cel, ook elektrochemische cel genoemd, werkt als een batterij en levert dus spontaan elektrische energie. De werking van een galvanische cel is gebaseerd op een materiële scheiding van de reductie- en de oxidatie-halfreactie. Beide halfreacties gaan door in een ander compartiment. Beide compartimenten zijn met elkaar verbonden via twee elektroden en een geleidende draad. Ook dient een zoutbrug tussen beide compartimenten te worden aangebracht.(zie verder) De positieve elektrode wordt hier de kathode genoemd. In het recipiënt met de kathode gaat de reductie door. De negatieve elektrode wordt de anode genoemd. In het recipiënt met de anode gaat de oxidatie door. Daar bij de oxidatie elektronen vrijkomen en bij de reductie elektronen worden opgenomen, zullen elektronen zich bewegen van de anode naar de kathode. Er stroomt dus elektriciteit tussen de anode en de kathode.

Voorbeeld: koper-zink batterij

Daar zink een sterkere reductor is dan koper zal bij het bouwen van een galvanische cel bestaande uit het koper(Cu2+/Cu)- en het zink(Zn2+/Zn)-koppel, volgende situatie spontaan optreden.

Het zinken plaatje zal negatief geladen zijn en vormt dus de anode. Aan deze elektrode zal dus de oxidatie doorgaan. Het koperen plaatje zal positief geladen zijn en dus de kathode vormen. Aan deze elektrode zal de reductie doorgaan.

Anodische oxidatie: Zn → Zn2+ + 2e-
Kathodische reductie: Cu2+ + 2e- → Cu

Tijdens het proces zal de massa van de zinken elektrode afnemen en zal de massa van de koperen elektrode toenemen.

Toepassingen: batterijen en analytische bepalingen (evenwichtsconstanten, concentraties, redoxpotentialen ...)

Elektrolytische cel

Een elektrolytische cel vraagt elektrische energie. De elektrode die wordt verbonden met de negatieve pool van de spanningsbron vormt hier de kathode. In het compartiment met deze elektrode, zal er reductie opgaan. Dit is logisch daar de negatieve pool van een spanningsbron elektronen afgeeft welke dan gebruikt worden voor de reductie. De elektrode die wordt verbonden met de positieve pool van de spanningsbron vormt de anode. Aan deze elektrode zal de oxidatie doorgaan.

Voorbeeld: koper-zink elektrolytische cel

Als je het koperen plaatje verbindt met de positieve pool van de spanningsbron en het zinken plaatje met de negatieve pool, zal Zn2+ worden gereduceerd en Cu worden geoxideerd. Deze reacties zouden nooit spontaan opgaan. De spanningsbron levert de energie om deze reactie te kunnen laten doorgaan.

Anodische oxidatie: Cu → Cu2+ + 2e-
Kathodische reductie: Zn2+ + 2e- → Zn

Tijdens het proces zal de massa van de koperen elektrode afnemen en zal de massa van de zinken elektrode toenemen.

Toepassingen: bereiding van sterke oxidatoren en reductoren, zuivering van metalen ...

Enkele ezelsbruggetjes

Zowel bij de galvanische als bij de elektrolytische cel hebben we anodische oxidatie en kathodische reductie. De oxidatie gaat dus steeds door aan de anode en de reductie aan de kathode.
  • Anodische Oxidatie: klinker-klinker
  • Kathodische Reductie: medeklinker-medeklinker

De lading van de elektroden is wel verschillend bij beide cellen.
  • Bij de galvanische cel: kathode(+) en anode(-). Je kan hierbij denken aan kationen (positief geladen ionen) en anionen (negatief geladen ionen).
  • Bij de elektrolytische cel is het omgekeerd en wordt vaak KNAP gebruikt: KathodeNegatiefAnodePositief.

Werking van een zoutbrug

Werking van een zoutbrugWerking van een zoutbrug
Een zoutbrug bestaat uit een oplossing van een zout. Dit zout kan eigenlijk elk goed oplosbaar zout zijn. Een veel gebruikt zout hiervoor is kaliumnitraat (KNO3). Meestal wordt deze oplossing met een geleermiddel gemengd om alzo een meer practisch bruikbare gel te vormen. Voorbeelden van geleermiddelen zijn agar-agar en gelatine.

Een oplossing kan nooit geladen zijn. Voor elke positieve lading is er een negatieve lading aanwezig. Bij oxidatie- en reductie-halfreacties worden er positieve of negatieve ladingen gevormd of reageren er positieve of negatieve ladingen weg.

In het voorbeeld van de koper-zink galvanische cel worden er aan de anode extra positieve ladingen gevormd. Om ervoor te zorgen dat er geen overmaat aan positieve lading zou zijn, diffunderen er NO3--ionen uit de zoutbrug naar het anode-compartiment. Aan de kathode reageren er Cu2+-ionen weg en zouden er SO42- te veel zijn. Dit wordt gecompenseerd door de diffusie van K+-ionen naar het kathode-compartiment.
© 2020 Guust2016, het auteursrecht (tenzij anders vermeld) van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van de infoteur is vermenigvuldiging verboden.
Gerelateerde artikelen
De alkaline batterij, chemisch uitgelegdDe alkaline batterij, chemisch uitgelegdEen batterij is een galvanische cel of een groep galvanische cellen die in serie verbonden zijn en die in een zodanige v…
Bepaling van normpotentialenBepaling van normpotentialenElke redoxkoppel wordt gekenmerkt door een normpotentiaal, ook standaard redoxpotentiaal genoemd. De normpotentiaal is e…
Natrium en dichloor uit keukenzout, theoretisch bekekenNatrium en dichloor uit keukenzout, theoretisch bekekenWanneer je ooit de reactie tussen natriummetaal en water hebt gezien, weet je dat die vrij explosief is. De elektrolytis…
Stappenplan: de vergelijking voor een redoxreactie opstellenStappenplan: de vergelijking voor een redoxreactie opstellenWanneer je scheikunde volgt op de middelbare school, moet je vast leren om een redoxreactie op te stellen. Maar hoe doe…

De werking van een autobatterijDe werking van een autobatterijDe batterij in een auto is een lood-accu. Deze batterij is nodig om de wagen te starten en om alles wat elektrische ener…
Het azeotroop gedrag van een ethanol-watermengselHet azeotroop gedrag van een ethanol-watermengselEen ethanol-watermengsel kan door middel van een destillatie nooit volledig worden gescheiden in zuivere ethanol en zuiv…
Bronnen en referenties

Reageer op het artikel "Galvanische cel versus elektrolytische cel"

Plaats als eerste een reactie, vraag of opmerking bij dit artikel. Reacties moeten voldoen aan de huisregels van InfoNu.
Meld mij aan voor de tweewekelijkse InfoNu nieuwsbrief
Ik ga akkoord met de privacyverklaring en ben bekend met de inhoud hiervan
Infoteur: Guust2016
Gepubliceerd: 17-04-2020
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Scheikunde
Bronnen en referenties: 1
Schrijf mee!