Batérie
Vzdelávacia oblasť: VÝZNAMNÉ CHEMICKÉ PRVKY A ZLÚČENINY
Tematický celok: NEUTRALIZAČNÉ A REDOXNÉ REAKCIE
Téma: REDOXNÉ DEJE
Obr. 1: Voltov stĺpec
Zaujímavým príkladom využitia redoxných reakcií sú batérie, zariadenia, ktoré produkujú elektrický prúd práve vďaka redoxnej reakcii, teda vďaka prúdu elektrónov. Batéria v podstate premieňa chemickú energiu na energiu elektrickú. Je to elektrochemický alebo galvanický článok definovaný ako chemický zdroj elektrického napätia. Najjednoduchšia batéria využíva prenos elektrónov medzi zinkom a meďou. Ak sa kúsok zinku umiestni do roztoku obsahujúceho ióny medi (Cu 2+), uskutoční sa redoxná reakcia. Z iónov medi sa stane čistý kov a z čistého zinku sa stanú ióny (Zn 2+).
Zn o – 2e– → Zn 2+ – oxidácia
Cu 2+ + 2e– → Cu o – redukcia
Dnešné batérie sú vylepšenými verziami tej prvej.
Podrobnejšie sa pozrieme na redoxné reakcie prebiehajúce v zinok-uhlíkovej alebo vo vylepšenej verzii zinok-chloridovej batérii, v alkalickej batérii a v strieborno-zinkovej batérii.
Obr. 3 (https://mladychemik.webnode.sk/zinkovo-uhlikova-bateria/)
Zinok-uhlíková/chloridová batéria:
Zn + 2 MnO2 → Mn2O3 + ZnO 1. reakcia
Alkalická batéria:
Zn + MnO2 + 2 H2O → Zn(OH)2 + Mn(OH)2 2. reakcia
Strieborno-zinková batéria:
Ag2O + H2O + Zn → 2Ag + Zn(OH)2 3. reakcia
Otázky:
1. Zisti ako sa volal prvý zdroj stáleho elektrického prúdu – elektrický článok alebo prvá elektrická batéria? Kto a kedy ju vynašiel? Z čoho sa skladala?
2. Opíš, akým spôsobom vznikol elektrický prúd v prvej batérii.
3. Čo mala prvá batéria spoločné s tými dnešnými?
4. Oveľa staršie „batérie“, až 2000 rokov staré, sa našli v Iraku, neďaleko jeho hlavného mesta, tzv. Bagdadské fľaše. Pokús sa nájsť viac informácií o nich – ako vyzerali, čo obsahovali, na základe čoho sa predpokladá, že boli zdrojom elektriny, na čo pravdepodobne slúžili.
5. Vyrovnaj prvú chemickú reakciu a rozpíš redoxnú reakciu v zinok-uhlíkovej/chloridovej batérii – čiastkové deje oxidácie a redukcie.
6. Vyrovnaj druhú chemickú reakciu a rozpíš redoxnú reakciu v alkalickej batérii – čiastkové deje oxidácie a redukcie.
7. Vyrovnaj tretiu chemickú reakciu a rozpíš redoxnú reakciu v strieborno-zinkovej batérii – čiastkové deje oxidácie a redukcie.
8. Medzi ktorými kovmi v spomenutých troch batériách došlo k prúdu, prechodu elektrónov?
9. Zisti rozdiely v trvácnosti a použití zinok-uhlíkovej, zinok-chloridovej a alkalickej batérie.
10. Napíš názvy chemických zlúčenín: MnO2, Mn2O3, Zn(OH)2, ZnO, Mn(OH)2, Ag2O
11. Vypočítaj množstvo/hmotnosť MnO2 potrebného na prípravu batérie, ak batéria hmotnosti 22,7g obsahuje 20% tejto zlúčeniny. Aké je látkové množstvo vypočítaného množstva MnO2?
12. Prečo je dôležité batérie separovať? Zisti, ako sa batérie recyklujú a kde je u nás najbližšie zberné miesto.
