Galvanische Zelle - Erklärung
Hallo zusammen,
ich habe ein Problem die Vorgänge bzw. die Redox-Reaktion in einer galvanischen Zelle zu kapieren. Daher habe ich mal meinen Erklärungsversuch getippt und würde mich freuen, wenn diesen jemand korrigieren könnte.
Beim Danielle Experiment taucht eine Elektrode eines unedlen Metalles (Zink) in eine Zinksulfatlösung und eine Elektrode des edleren Metalls (Kupfer) in einer Kupfersulfatlösung. Weil sowohl Zink- als auch Kupfersulfatlösung Säuren sind, also Protonen abgeben (Brönstedt Theorie), und Zink leichter Elektronen abgibt um die Edelgaskonfiguration zu erreichen (Spannungsreihe), löst sich das Zink langsam auf und wird zudem positiv geladen. Da die beiden Elektroden miteinander verbunden sind, wandern die frei gewordenen Zink-Elektronen nun über den elektrischen Leiter zur Kupfer-Elektrode, die infolge negativ geladen wird (Elektronenüberschuss).
Parallel wandern die durch die Elektronenabgabe freigewordenen Zink-Ionen (Kationen) zum Kupfer und werden dort entladen. Daher resultiert auch die Zinkschicht, die sich nach einiger Zeit auf dem Kupfer ablagert.
Stimmt das so in etwa? Oder ist das total falsch?
3 Antworten
Es ist nicht total falsch, aber "stimmt so in etwa" wäre auch übertrieben.
Aber der Reihe nach:
- Richtig ist, dass Zink unedler ist, es gibt also leichter Elektronen ab. Oder anders gesagt ist es ein stärkeres Reduktionsmittel als Kupfer. Oder Kupfer-Ionen sind ein stärkeres Oxidationsmittel.
- Sowohl Zink- als auch Kupfersulfat sind weitestgehend neutral, nicht sauer. Und Protonenübergänge sind bei der Reaktion nicht beteiligt. Du verwechselst das vielleicht mit der Reaktion von Zink mit Schwefelsäure. Da gibt die H2SO4 Protonen ab, die dann vom Zink zu H2 reduziert werden. In diesem Fall passiert schlicht folgendes: Zn -> Zn2+ + 2 e- und Cu2+ + 2 e- > Cu. Siehst du da irgendwo ein Proton?
- Und da ja Cu ensteht, während Zink sich auflöst, kann sich auch nur Cu auf dem Zn absetzen, nicht umgekehrt.
Das stimmt in etwa :) ganz klar wird in deiner erklärung allerdings nicht das sich zweifach positive ionen in die zinksulfat lösung übergehen und in der gleixhen zeit weitere kupferionen ( in den kupferstab eindringen ) dadurch entsteht auf der einen seite elektronen Überschuss und an der anderen eine mangel :) dadurch fließt dann der strom ( der an einem Messgerät an dem draht der die metallstäbe verbindet, messbar ist ) die semipermeable membran sorgt fpr einen ladungsaustausch zwischen den beiden Lösungen ( indem dann die zinkionen zu den sulfationen des kupfers durchdringen ) lg traem
Danke für deine Antwort!
Trifft es die obige Formulierung also nicht so genau? Oder habe ich wieder was falsch verstanden?
"löst sich das Zink langsam auf und wird zudem positiv geladen(Elektronenmangel). Da die beiden Elektroden miteinander verbunden sind, wandern die frei gewordenen Zink-Elektronen nun über den elektrischen Leiter zur Kupfer-Elektrode, die infolge negativ geladen wird (Elektronenüberschuss)."
Aber hauptsache eigentlich, wenn ich mich damit irgendwie durch die mündliche Prüfung retten kann... :-D
Nein, daran stimmt fast nichts. Und die Cu-ionen dringen nicht in den Cu-Stab ein. Ohje!
Daran ist vieles leider gänzlich falsch. Das Daniell-Element schreibt sich ohne e am Ende und ist ein "Element" (Kombination zweier Halbzellen), nicht "Experiment". Es enthält nicht zwei beliebige Metalle (edel/unedel) sondern stets Zn und Cu. Die Lösungen sind keine Säuren, zumindest spielt ihre sehr schwach saure Wirkung keine Rolle. Die Zinkionen bleiben in Lösung, an der Cu-Elektrode werden Cu2+-Ionen entladen und scheiden sich als metallisches Cu ab. Die Reaktionen sind
Zn ---> Zn2+ + 2 e-
Cu2+ + 2 e- ---> Cu
Die Spannung kommt durch den unterschiedlichen Elektronendruck (Reduktionsvermögen) der Redoxsysteme zustande. Die Elektronen fließen tatsächlich von Zn nach Cu durch den Draht, der Ladungsausgleich geschieht über den Ionenfluss in der Elektrolytlösung.
Geht prinzipiell mit jeder Redoxreaktion. Oxidation eines beliebigen unedlen Metalls, Reduktion eines edleren.
Hey das ist gut,kannst du noch evt. 2 verschiedene Gleichungen mit anderen Stoffen um so gesagt eine Batterie zu bauen