Chemie: Galvanisches Element (Daniell-Element) Warum geht Zn überhaupt in Lösung?
Also, für euch Chemiker muss sich die Frage wahrscheinlich bescheuert anhören, aber wenn wir so ne Halbzelle mit Zinksulfatlösung und elementarem Zink haben - warum geht das Zink dann überhaupt in Lösung, sprich, warum löst sich Zn 2+ vom Stab ab und lässt e- dort zurück? Man könnte auch fragen: Wie kann es überhaupt zur Bildung der elektrochemischen Doppelschicht kommen? Müssten sich Zn 2+ und e- nicht aufgrund der gegenseitigen Anziehungskraft wieder miteinander verbinden bzw gar nicht fähig sein, sich zu trennen? Bin ratlos. Danke für Antworten!
3 Antworten
Erster Versuch: Wir hängen eine Zinkelektrode in Wasser.
Zn ⟶ Zn²⁺ + 2 e⁻
Ein paar Zink-Atome lassen ihre Elektronen zurück und gehen in Lösung (die Elektronen sind in den Metallen ohnehin über das ganze Blech beweglich). Für das erste ist das noch ziemlich einfach, es vertschüßt sich einfach. Für das zweite ist es schwieriger, weil die Elektrode zu diesem Zeitpunkt bereits zwei negative Ladungen hat und ein positives Teilchen da schwerer wegkommt.
Wenn genug Zinkatome als Ionen in Lösung gegangen sind, ist die Elektrode so stark geladen, daß es für die verbleibenden Zinkatome ncht mehr möglich ist, sich abzuseilen. Man sagt, dann ist das Gleichgewicht eingetreten. Dann hüpfen pro Zeiteinheit gleich viele Atome von der Elektode in die Lösung wie umgekehrt, unterm Strich passiert also nichts mehr.
Das Gleichgewicht wird sehr rasch erreicht, und die aufgebaute Ladung ist fast unmeßbar klein. Aber die Reaktion wird von der Entropie angetrieben (jedes Ion in Lösung ist viel beweglicher und unodentlicher als eines im Kristall), und die Gegenkraft (in Form der elektrostatischen Anziehung) ist am Anfang nicht groß genug, um das zu kompensieren.
Zweiter Versuch: Wir hängen eine Zinkelektrode in eine Zinksulfatlösung. Es passiert dasselbe wie oben, nur daß viel weniger Zinkatome die Elektrode verlassen können, weil sich in der Lösung bereits viele davon tummeln (Le Chatelier).
Dritter Versuch: Dasselbe mit Kupfer. Resultat ist dasselbe, aber es gehen viel weniger Ionen in Lösung (weil Kupfer edler ist und die Trennung von seinen Elektronen mehr Energie kostet). Deshalb lädt sich eine Kupferelektrode nochmals viel weniger auf als eine Zinkelektrode.
Und jetzt führen wir alles, was wir gelernt haben, zum Daniell-Element zusammen. Wir haben eine sehr gering geladene Zn-Elektrode und eine noch viel weniger geladene Cu-Elektrode. Verbinden wir die beiden, dann muß wegen der Potentialdifferenz ein Strom fließen. Die Elektronen bewegen sich von der negativeren Elektrode (Zink) zur positiveren (Kupfer).
Und obwohl die Ladungsdifferenz winzig ist, ist der Strom nicht winzig. Denn sobald wir zwei Elektronen vom Zink abtransportiert haben, sagt sich ein Zinkatom „Juhu, ich darf endlich weg!“) und geht in Lösung, und seine zwei Elektronen füllen die Ladung wieder an. Beim Kupfer ist es umgekehrt: Wenn die negative Ladung dort steigt, dann fängt sich die Elektrode einfach ein Cu²⁺ aus der Lösung und stellt damit die alte Ladung wieder her.
Ich bin kein wirklicher Elektrochemie-Experte, aber aus thermodynamischer Sicht müßte diese Erklärung korrekt sein.
Weil das Kupfer was dagegen hat. Die Cu2+ Ionen möchten zu gerne wieder zu elementarem Cu werden und ziehen deshalb dankbar die vom Zn gestifteten Elektronen an.;))
Google mal Spannungsreihe!
aww cool ich bin ein level schlauer jetzt :3 jaa die gute alte spannungsreihe, die ich mal wieder gekonnt ignoriert hab^^ danke für diese wundervoll bildhafte Antwort! Alles drin!
Einfach gesagt weil das Cu noch stärker dran zieht