Chemie: Löst sich eine Metallelektrode in Wasser/Lösung?Warum?

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3 Antworten

Wenn die beiden Elektroden in Wasser von pH = 7 eingetaucht werden, dürfte keine Spannung zwischen den Elektroden auftreten.

Ich vermute, dass die beobachtete Spannung (U = 0,5 V) von einer Verunreinigung stammt. Vielleicht wurden die Elektroden zur Demonstration des Daniell-Elements in einer anderen Unterrichtseinheit verwendet und waren nicht gereinigt worden. An der Zinkelektrode war noch Zinksulfat und ander anderen noch Kupfersulfat. Dies reichte für die beobachtete Spannung aus.

Wenn man Schwefelsäure zu dem Wasser gibt, dann geht die Zinkelektrode oxidativ in Lösung, und an dieser Elektrode beobachtet man Gasbläschen (Wasserstoff).

Betrachte es mal anders: Welchen Grund sollten die Elektroden haben, in reinem Wasser eine Spannung zu erzeugen? Das unterschiedliche Redoxpotential genügt für eine stromlos gemessene Spannung, solange die eine Elektrode Ionen bilden kann (das ist in Wasser problemlos möglich) und sich an der anderen Ionen des betreffenden Metalls abscheiden können (das geht nur, wenn auch Ionen da sind).

Die Schwefelsäure (jede andere Säure tut es auch) bringt Ionen (H+), die an der edleren Elektrode entladen werden können, somit kann Strom fließen.

Zum Verständnis hilft tatsächlich (der Rat hatte Dir nicht gefallen, aber er ist gut) eine Betrachtung des Daniell-Elements.

Vorab: Danke, dass du dir die Mühe gibst, mir das zu erklären! :-) Ist die erste Frage eine rhetorische? So wie es formuliert ist, klingt nach "keinen Grund", aber danach sagst du, es gibt doch eine Spannung? Es geht doch auch Kupfer in Lösung, oder? Denn ich habe es mir immer so erklärt, dass mehr Zn in Lösung geht als Cu und deshalb die Zinkelektrode negativer geladen ist und deshalb eine Spannung vorherrscht. Ist es so, dass H+ zu H2 und nicht Cu2+ zu Cu reduziert wird, weil H ein größeres Redoxpotential hat?

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@enaritud

Zum dritten Mal: Beherzige meinen Rat, schau Dir das Daniell-Element an! Da siehst Du und verstehst, dass natürlich nur an einer Elektrode Ionen entstehen, an der anderen werden Ionen entladen. Sonst entstünden ja zwei Kathoden. Kupfer ist edler, an der Kupferelektrode werden Cu2+-Ionen entladen und zu Cu. Falls welche überhaupt in der Lösung sind.

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Du schmeißt unheimlich viele Dinge durcheinander. Lies Dir mal durch, was im Daniell-Element passiert und welche Bestandteile welche Funktion haben. Dann fällt Dir auch auf, wozu der Elektrolyt dient und was da abläuft :-)

Oh nein! Ich sprech doch gar nicht davon. Wir haben noch keinen getrennten Reaktionsraum, sondern nur zwei Elektroden in einem Becherglas.

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@botanicus

Naja, http://de.wikipedia.org/wiki/Daniell-Element ist da nicht wirklich hilfreich. Denn da wird gesagt: "Nimm einfach hin, dass es eine Lösungstension in Lösungen gibt. Warum, ist egal". Und genau dao dieses "warum" möchte ich eine Antwort. Es wär gut, wenn du nicht nur auf andere Phänomene verweist, sondenr mir auch erklärst, ob meine Annahmen richtig sind. :-)

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@enaritud

Ich habe nicht gesagt, lies Wikipedia, Du kannst gerne ein Schulbuch verwenden, das wäre sinnvoller. Und der von Dir zitierte Satz steht weder implizit noch explizit in dem Wiki-Artikel.

Warum es eine Lösungstension (man kann den Begriff mögen oder nicht) gibt, liegt daran, dass Metalle durch den Vorgang der Ionenbildung einen stabileren Zustand (z.B. Edelgaskonfiguration, halbvolle d-Niveaux ...) erreichen. Der dabei freiwedernde Energiebetrag unterscheidet sich naturgemäß, deshalb geht das bei den einen flotter, bei den anderen weniger.

Das unterschiedliche Bestreben, Elektronen abzugeben, spiegelt sich in der Spannungsreihe wieder bzw. im Redoxpotential. Dies erlaubt auch eine genaue Berechnung der Potentialdifferenzen zwischen zwei Halbzellen. Sollen die Konzentrationsverhältnisse frei gewählt werden können, musst Du dies mit der Nernst'schen Gleichung berechnen.

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