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Elektrochemie - Daniell-Element

Skript 2000 5 Seiten

Chemie - Allgemeines

Leseprobe

Elektrochemie

Elektrolyte sind Stoffe, die den Ladungstransport ermöglichen (frei bewegliche Ladungsträger sind vorhanden)

Echte Elektrolyte: Salzlösungen, Salzschmelzen (NaCL · Na+ + CL-

Potentielle Elektrolyte: Stoffe mit polarer Atombindung (Ionen etstehen durch Lösungsmittelzugabe) (NH3 +H2O

- NH4+ + OH-

Elektrode / Elektrodenpotential

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Elektrodenreaktion

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Elektrodensymbol: Me/Men+

Eine Elektrode ist eine Kombination eines elektronenleitenden Stoffes mit einer Elektrolytlösung

Vorgänge an der Phasengrenze:

- Metallionen aus dem Stab gehen in Lösung · negative Ladung des Stabes (Elektronen bleiben zurück), positive Ladung der Lösung
- Aufbau eines elektrischen Feldes, die Spannung entspricht dem Elektrodenpotential
- Ausbildung einer elektrochemischen Doppelschicht

Abhängigkeit des Elektrodenpotentials

- von Konzentration der Salzlösung: je größer C, desto geringer U, da geringerer Ionenaustausch
- vom Metall: je unedler das Metall, desto eher geht es in Lösung, U ist höher

Elektrochemische Spannungsreihe

Nernstsche Gleichung

E = E_ + (0,059V/2) * lg(COM/CRM)

0,059= R*T/F * 2.3 Eθ...Standardelektrodenpotential

R...universelle Gaskonstante

T...298K

F...Faradaykonstante

2.3...Umrechnungskonstante ln·lg

CRM...bei Feststoffen definiert 1mol/l

Beispiel

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Elektrochemische Reaktionen

- laufen an der Phasengrenzfläche zwischen Metall und Elektrolytlösung ab
- elektrochemische Fällung
- je edler das Metall, desto höher sein Standardelektrodenpotential
- [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]unedles Metall
- [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]edles Metall
- Metall geht in Lösung, wenn sein Standardpotential geringer als das des Metalls in Lösung ist

Reaktion von unedlen Metallen mit verdünnter Säure

Beispiel:

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1.Redoxpaar (Oxidation / e- Abgabe)

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2. Redoxpaar (Reduktion / e- Aufnahme)

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- unedles Metall geht aufgrund seines negativeren Potentials in Lösung
- unedle Metalle reagieren mit verdünnten Säuren, Edelmetalle nicht

Galvanische Elemente

- Ein galvanisches Element ist eine Kombination von 2 Me/Men+-Elektroden (Halbzelle) Primärelement

Umwandlung von chemischer in elektrische Energie, solange bis RM oder OM aufgebraucht sind

Beispiel: Daniell-Element, Zink-Kohle-Batterien

Sekundärelement (Akkumulator)

Durch Zufuhr elektrischer Energie sind diese Elemente wieder in den Ausgangszustand

rückführbar

Beispiel: Bleiakkumulator

Daniell-Element

Daniell, John Frederick, englischer Physiker 1790-1845, Grundlegende Versuche über die Elektrolyse, Erfinder des Daniell-Elementes (galvanisches Element)

Daniell-Element: ein durch eine poröse Wand separierter Behälter mit einer Zink- und einer Kupferelektrode, die in wäßrigem Zinksulfat bzw. Kupfersulfat tauchen 1936)

[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]links Donatorhalbzelle, rechts Akzeptorhalbzelle

- wenn Elektroden verbunden werden fließen Elektronen von der Zink- zur Kupferhalbzelle
- Zinkelektrode=Minuspol

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Zellreaktion

- Zinkionen gehen in Lösung
- Wird oxidiert
- In der Kupferhalbzelle werden gleich viele Ionen reduziert und an der Elektrode abgeschieden
- Anode: positive Ladungsträger gehen in Lösung
- Kathode: positive Ladungsträger gehen von der Lösung ins Metall
- Zn=Anode, Cu=Kathode
- Reaktionsablauf: Elektronen werden von Zn-Elektrode ins Kupfer transportiert
- Zur Aufrechterhaltung des Stromflusses muß Ladungsausgleich zwischen Salzlösungen möglich sein (realisiert z.B. durch Diaphragma oder Stromschlüssel)
- Elektronenfluß wird durch Spannung hervorgerufen (Potentialdifferenz)
- Potential ist Maß für Stärke des elektrischen Feldes an einem Ort
- Zwischen Orten mit unterschiedlichem Potential besteht Spannung
- Spannung ist Maß für Potentialdifferenz
- In der galvanischen Zelle haben beide Elektroden unterschiedliche Potentiale
- Potentialdifferenz: In einer Halbzelle treten durch die Phasengrenze ständig Metallionen in beide Richtungen hindurch. Überwiegt die Abgabe von Metallionen aus der festen in die flüssige Phase, lädt sich die feste Phase negativ auf, bei Ionenaufnahme aus flüssiger Pjase positiv.
- Elektrische Aufladung der Phasen wirkt einem weiteren einseitigen Übergang entgegen · Ausbildung des elektrochemischen Gleichgewichtes
- Nach Einstellung des GG besitzen Halbzellen unterschiedliche Potentiale · Differenz

Zinkelektrode (Oxidation)

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Kupferelektrode (Reduktion)

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Zellspannung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

UB = Donatorspannung

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Details

Seiten
5
Jahr
2000
Dateigröße
386 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v99113
Note
Schlagworte
Elektrochemie Daniell-Element

Autor

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Titel: Elektrochemie - Daniell-Element