Proef 50   Oplaadbare batterij.

 april 2013


Benodigde chemicaliën en spullen:

Proef50a.gif
De U-buis met de koolstofelektrodes.
Water (H2O):50 mL
Zinkjodide (ZnI2):12,5 g
U-buis ca. 150x50mm, 60 mL:1
Plukje glaswol:1
Oplader 9 à 12 V DC:1
Elektriciteitsdraad + klemmetjes:2
Koolstaven + doorboorde kurken:2
Voltmeter:1
Statief + klem, bekerglas + roerstaaf.

Voorbereiding:

Maak allereerst een oplossing van 20% zinkjodide door 12,5 gram op te lossen in 50 mL water.
 
Indien gewenst kan zinkjodide zelf worden gemaakt volgens proef 47 met grotere concen­tra­ties: 10 g jodium in 55 g alcohol 95%, 2,8 g zink; na affiltreren water toevoegen en de alcohol eruit verwarmen. Eventueel de sterkte controleren volgens proef 39.
 
Maak daarna de U-buis klaar volgens de tekening. Eerst een propje glaswol als doorlaatbare scheidings­wand, dan de staven door de kurken. Schenk de jodideoplossing in de buis en doe er de kurken met de staven op. Klem de buis in de statiefklem. Maak elektriciteitsdraden met kroko­dillen­klemmetjes aan de elektrodes vast.

Uitvoering van de proef:

Verbind de elektriciteitsdraden met de voltmeter. Er gebeurt niets: V=0. Maak ze los en verbind ze met de oplader en schakel deze gedurende een kwartier in. Je ziet aan de elektrodes aan de ene kant een soort grijze baard groeien; aan de andere kant wordt de oplossing paars. Maak nu de draden los van de oplader en verbind ze weer met de voltmeter. Nu blijkt de zelfgebouwde cel wèl stroom te leveren. De spanning die je meet zal ongeveer 1,3 Volt zijn. Maak los en zet de meter op het meten van stroom, bijv. 25 mA. Als je nu de batterij kortsluit door de meter weer vast te maken, meet je een ontlaadstroom van ca 12 mA terwijl de spanning inzakt tot ca 0,25 V. Heb je een tweede meter, dan kun je alles tegelijk meten.
Proef50b.jpg
De opgeladen batterij.
Als de batterij is uitgeput, laad je hem opnieuw op, nu wat langer. Je kunt precies zien wat er in een oplaadbare batterij in principe gebeurt: het zout wordt ontleed in zijn elementen door de stroom van de lader; daarna wordt het zout weer teruggevormd onder afgifte van stroom. Wel mogen de beide elektodes niet in rechtstreeks contact met elkaar komen, want dan gaan de elektronen rechtreeks en niet via de draden, en leveren zij dus geen bruikbare energie.

Verklaring:

Er vindt iets vergelijkbaars plaats als in proef 43. Bij het laden worden aan de positieve pool elektronen onttrokken aan de jodiumionen zodat jodiumatomen worden gevormd, en aan de negatieve pool krijgen zinkionen elektronen toegevoerd zodat ze zinkatomen worden.
Zodra echter de spanning wegvalt die de oplader genereert, stopt het proces. Als de elektronen van het zink weer kunnen voorzien in het "verlangen" naar elektronen dat de jodium­atomen van nature hebben, desnoods via het lampje, gebeurt het omgekeerde. En doordat er dan een elektrische stroom door het lampje loopt, gaat het branden. De reactie bij het laden aan de anode, de pluskant van de lader, is als volgt:
2 I¯  → I2 + 2 e¯
en aan de kathode, de minkant:
Zn2+ + 2 e¯  → Zn
Bij het ontladen gaat alles in omgekeerde richting.

Na afloop van de proef:

Tap de vloeistof af en bewaar die voor wanneer je de proef wilt herhalen. Je houdt de oplossing het best in conditie door er een paar korrels zink in te doen. De koolstaven kun je schoonmaken. Het jodium bewaar je of verwijder je met een oplossing van natriumthiosulfaat. Het zink laat zich weg­werken met verdund zoutzuur.