De Zelfgemaakte Batterij

https://www.youtube.com/watch?v=JC6u88TogDs

1. Onderzoeksvraag

Hoe kunnen we een Leclanché batterij namaken?

2. Voorbereiding

Begrippen als achtergrond voor experiment

Oxidatie reactie = een chemische reactie waarbij het geoxideerd element elektronen afstaat en het oxidatiegetal van hetzelfde element toe neemt.

Reductie reactie = een chemische reactie waarbij het gereduceerd element elektronen opneemt en het oxidatiegetal van hetzelfde element daalt.

Elektrolyt = Een stof/molecule die in een waterige oplossing in ionen gesplitst wordt.

Materiaal + stoffen

• 2 Bekerglazen
• KOH – korrels
• 50 ml water
• Een mengsel van 8 gram MnO₂ en 3 gram actieve kool
• Een stukje filtreerpapier van 5 op 10 cm
• Een weegschaal
• Een Zn-buisje
• Een multimeter
• Kabels
• Een spuit

Opstelling (foto)

Figuur 1: Proefopstelling bij de proef, de zelfgemaakte batterij.

3. Uitvoeren

Werkwijze

Knip de achterkant van de spuit af en het puntje aan de voorkant van de spuit. Neem een zinkplaatje en maak er een buisje van, dit buisje moet toe zijn aan 1 kant.  Knip ook een stuk filtreerpapier van 5 op 10 cm.

Weeg 30 gram KOH af en voeg hierbij 50 ml gedemineraliseerd water toe. Los op en laat even rusten ter afkoeling van de oplossing.

De kathode wordt gemaakt door 8 gram MnO₂-poeder af te wegen in een bekerglas en hierbij 3 gram actieve kool aan te voegen.  Zorg voor een homogeen mengsel waarbij de actieve kool en MnO₂ goed vermengd zijn. Neem van dit mengsel 1 gram en maak hier een lijntje poeder van op het filtreerpapier van 5 op 10 cm. Neem het grafietstaafje, leg deze op het poeder, zorg ervoor dat het staafje langs 1 kant uitsteekt. Hierna wordt het filtreerpapier opgerold en vouw toe aan de overzijde van het uitstekende grafietstaafje. Prop het opgerolde filtreerpapier met kathode poeder en grafietstaafje in het zink-buisje. Zorg ervoor dat het uitstekende grafietstaafje ook uitsteekt bij dit zinkbuisje. Dit zink-buisje wordt dan weer in de spuit gestoken waarbij het uitstekend grafietstaafje door de kleine opening van de spuit uit komt. Zorg dat het grafietstaafje niet meer dan 2 mm uitsteekt, breek eventueel een stukje van het grafietstaafje af.

Deze spuit wordt ondergedompeld in de elektrolytoplossing gedaan, zijnde de KOH-oplossing, en laat dit er 15 minuten in zitten. Na 15 minuten wordt de batterij uit de oplossing gehaald en laat dit enkele minuten uitdruppelen op een doekje.

De batterij kan nu getest worden door een gesloten elektrisch circuit te maken en hier een multimeter bij te zetten.

Waarneming

Er ontstaat een spanning wanneer de multimeter wordt ingesteld als spanningsmeter. Deze spanning is 1 tot 1,2 Volt.

4. Reflecteren

 

Optredende reacties (oxidatie/reductie reactie = reactie in de batterij)

Zn + 2 OH^–   –> ZnO + H₂O + 2 e^– (oxidatie-reactie) *

2 MnO₂ + H₂O+ 2 e^– –>Mn₂O₃ + 2 OH^– (reductie-reactie) *

Totale reactie: Zn + 2 OH^– + 2 MnO₂ + H₂O –> ZnO + H₂O + Mn₂O₃ + 2 OH^–

Zn + 2 MnO₂ –> ZnO + Mn₂O₃

(* OH^– komt van het elektrolyt KOH, KOH à K⁺ + OH^–, ioniseren in water)

Besluit

De batterij is een werkende batterij omdat er een spanning te zien is wanneer de multimeter wordt ingesteld als een spanningsmeter. Deze spanning heeft een waarde van 1 tot 1,2 Volt.

Deze batterij is gemaakt volgens bovenstaande werkwijze. En dit is te verklaren door de optredende oxidatie/reductie reactie. Hierbij zal het zink een oxidatiereactie ondergaan en het MnO₂ een reductie reactie ondergaan met de gevormde elektronen van de oxidatiereactie. Hier zal een spanning worden opgewekt die te meten is met een spanningsmeter (of multimeter).

Bronnen

Literatuur  KLIK –  KLIK.