Stimmt das: Taucht man ein Zinkstab in seine eigene Salzlösung passiert etwas. Taucht man ein Kupferstab in seine eigene Salzlösung passiert nichts?
Ich komme zu dieser Annahme, da Zink ja ein starkes Reduktionsmittel ist und somit oxidiert, egal welche Lösung.
Kupfer-Ionen sind starke Oxidationsmittel, aber in dem Kupferstab befindet sich keine Elektronen, die von Kupfer-Ionen aufgenommen werden können, weil Kupfer ein schwaches Reduktionsmittel ist und somit nicht in Lösung geht und dabei Elektronen im Stab zurücklässt.
2 Antworten
Die Zink-Ionen in der Lösung sind doch schon oxidiert. Wenn nicht noch genügend Wasserstoff-Ionen in der Lösung sind, können nicht mehr Zink-Atome oxidiert werden als Zink-Ionen reduziert werden.
Kupfer ist aber "edler" als Wasserstoff, sodass Kupfer auch bei Vorliegen von Wasserstoff-Ionen nicht oxidiert.
Wenn man einen Zinkstab in eine Zn²⁺-Lösung taucht, passiert nicht viel. Aber auch nicht gar nichts, denn ein paar Zn-Atome verabschieden sich als Zn²⁺ in die Lösung und lassen ihre Elektronen in der Bandstruktur des Metalls zurück. Für das erste Zn-Atom ist das noch einfach, aber das zweite muß sich bereits etwas mehr bemühen, um von dem negativ geladenen Zn-Stab wegzukommen, das dritte noch mehr … Insgesamt ist der Stoffumsatz fast Null, aber man hat eine ganz leichte negative Ladung am Zn-Stab, und ein ein paar Zn²⁺-Ionen mehr in der Lösung (auch, wenn man das Zn nur in reines Wasser taucht — nmol/l oder pmol/l, ich bin jetzt zu faul das auszurechnen). Beim Cu-Stab ist es genauso nur umgekehrt, da schlagen sich ein paar Cu²-Ionen aus der Lösung am Metall nieder und laden es positiv auf.
Der Prozeß wird allerdings in dem Moment effektiv, wenn ein weiterer Mechanismus die Ladung von den Metallelektroden abführt. Sobald man also den mikromal negativen Zn-Stab mit dem mikromal positiven Cu-Stab leitend verbindet, bekommt man einen meßbaren Stromfluß, weil das Kupfer-Metall die Überschußelektronen des Zn-Metalls gerne aufnimmt, und an der Grenzfläche Elektrode/Lösung sofort weitere Zn²⁺-Ionen in Lösung gehen bzw. sich Cu²⁺-Ionen vom Cu-Stab ablösen.
So wie ich es bisher beschrieben habe, funktioniert das elektrochemische Element aber immer noch nicht richtig, weil sich nun im Volumen der Lösung Ladungen ansammeln, deshalb muß man noch eine Möglichkeit vorsehen, wie Ionen zwischen den beiden Elektrodenräumen hin- und herdiffundieren und damit für Ladungsausgleich sorgen können.