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Elektrochemische Spannungsreihe

Elektrochemische Spannungsreihe. Elektrolytische Leitung. Inhalt. Elektrochemische Spannungsreihe Galvanische Elemente. Die Voltasche Spannungsreihe.

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Elektrochemische Spannungsreihe

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Presentation Transcript

  1. Elektrochemische Spannungsreihe Elektrolytische Leitung

  2. Inhalt • Elektrochemische Spannungsreihe • Galvanische Elemente

  3. Die Voltasche Spannungsreihe • Metalle unterscheiden sich in der Energie, die zur Hydratation aufzuwenden ist ( pos. Spannungen) bzw. die dabei wird frei (neg. Spannungen). Die Energiewerte beziehen sich auf die Energie bei Wasserstoff als zweite Elektrode, entweder als Anode oder Kathode.

  4. Spannungen zwischen unterschiedlichen Metallen und dem Elektrolyten • Die in der Spannungsreihe angegebenen Spannungen werden zwischen zwei Elektroden gemessen: • eine mit Wasserstoff umspülte Platin Elektrode • die andere aus dem betreffenden Metall • Der Elektrolyt ist eine Lösung mit einem Mol der betreffenden Metallionen im Liter.

  5. Versuch • Eisenblech wird in Cu-Sulfatlösung verkupfert • Erklärung: Die Eisenionen gehen in Lösung, das Blech lädt sich negativ auf. Die Cu-Ionen werden offenbar „bevorzugt“ von der Elektrode aufgenommen und mit Elektronen versorgt zum Metall rückverwandelt.

  6. Galvanisches Element V Zn, -0,762 V gegen H2 2 0 Cu, 0,345 V gegen H2 • Strom fließt, wenn bei zwei Elektroden unterschiedlicher Materialien der Elektrolyt Ionen des edleren Metalls enthält, z. B. Zn und Cu Elektroden in CuSO4 Lösung SO4 Anion mit Hydrathülle Cu-Kation mit Hydrathülle Zn-Kationen

  7. Versuch • Cu-Zn Akkumulator . • Zwei Cu Elektroden befinden sich einer ZnSO4 Lösung. Bei der Elektrolyse (Laden der Batterie) scheidet sich an der Kathode Zn ab und Cu geht in Lösung. Die Spannung (der geladenen Batterie) entsteht zwischen der Zn Kathode und der Cu Anode: 0,345-(-0,762)=1,107 V

  8. Ionenleitung in der Natur • Die Informationsverarbeitung in Nervenzellen beruht auf Ionenleitung • Ionenpumpen in der Zellmembran verändern die Konzentration der k- und Na- Ionen zu beiden Seiten und bauen auf diese Weise eine Spannung auf • Zum Potentialausgleich fließen Wasser und Ionen durch spezielle Kanäle der Zellmembran

  9. Zusammenfassung • Bewegliche Ladungsträger in Flüssigkeiten: Ionen oder Radikale. • Elektrolyte sind Stoffe, deren Lösungen oder Schmelzen den Strom auf diese Weise leiten • Die Faradayschen Gesetze verbinden den Ladungs- mit dem Materialtransport • Hydratation: Anlagerung von Wasserdipolen an Ionen • Solvatation: Allgemein für die Anlagerung von Lösungsmitteln an Moleküle, Atome, Ionen oder Kolloide • Voltasche Spannungsreihe: Spannungen unterschiedlicher Metalle gegen eine „Wasserstoff Elektrode“ • Galvanische Elemente: Zwei unterschiedlich „edle“ Metalle in einem Elektrolyten des edleren Metalls: Die Differenz ihrer Spannung gegen die Lösung erscheint an den Elektroden • Bei nicht zu hohen Konzentrationen folgen Strom und Spannung dem ohmschen Gesetz

  10. finis Anion der Lösung Cu Zn • Strom fließt, wenn bei zwei Elektroden unterschiedlicher Materialien der Elektrolyt Ionen des edleren Metalls enthält Cu-Kation aus der Lösung

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