7.5. Das Daniell-Element (galvanisches Element) (Seite 157 - 158)

a. Versuchsaufbau und Redoxgleichungen


Das Diaphragma (poröse Trennwand) verhindert ein schnelles Vermischen der Lösungen.

Es fließt Strom, es findet eine spontane Redoxreaktion statt:















b. Chemische Vorgänge

Anode ⊖:   

Oxidation Zn ⇌ Zn2+ + 2 e-
    ⇒ 1 Zn2+-Teilchen links zuviel in Lösung
    ⇒ Ladungsausgleich durch SO42-
        1 SO42--Teilchen wandert nach links
    ⇒ 1 Cu2+-Teilchen rechts zuviel in Lösung

aber an der
Kathode ⊕:   


Reduktion Cu2+ + 2 e- ⇌ Cu
    ⇒ Ladungsausgleich

Die Reaktion ist beendet, entweder wenn:
    · die Zn-Elektrode aufgebraucht ist, oder
    · die Cu2+-Ionen alle aufgebraucht sind

c. Lösungstension (Seite 158)
Die Lösungstension beschreibt die Fähigkeit der Metalle in wässriger Lösung Metall-Ionen (Kationen) zu bilden. Die Lösungstension ist von Metall zu Metall verschieden. Durch die Elektronen die auf dem Metall zurück bleiben erhält das Metall eine negative Ladung. Wenn diese e- nicht abfließen können, dann bildet sich ein dynamisches Gleichgewicht zwischen dem Metall und den Kationen die sich in Lösung befinden: man spricht von einer Doppelschicht aus Ionen und Elektronen. Da es sich um ein Gleichgewicht handelt ist diese Doppelschicht nicht völlig starr sondern diffus (an der Grenze zwischen dem Metall und der Lösung bildet sich ein elektrisches Feld).

Beispiel der Daniell-Zelle:
Zink setzt in Lösung viel mehr Ionen frei als Kupfer, der Elektronendruck ist auf dem Zink viel höher als auf dem Kupfer. Verbindet man beide Elektroden im Daniell-Element, dann fließen die e- vom Zink zum Kupfer (vom Ort höheren Elektronendrucks zum Ort niedrigeren Elektronendrucks): es werden Zn2+-Ionen gebildet, auf dem Kupferblech reagieren Cu2+-Ionen mit den e- zu Kupfer.



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