Wie du einen Lithium-Ionen-Akku lädst und was das Daniell-Element ist

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Lena

30.11.2020

Chemie

Chemie (E-Phase)

Fächer

Chemie

Redoxgleichgewichte

Elektrolyse und elektrochemische energiequellen

Zersetzungsspannung bei der elektrolyse

Wie du einen Lithium-Ionen-Akku lädst und was das Daniell-Element ist

Name: Knowunity
Brand: Knowunity

Batterien und Akkumulatoren sind wichtige elektrochemische Energiespeicher. Während Batterien nach Entladung entsorgt werden müssen, können Akkus wiederaufgeladen werden. Die Zink-Kohle-Batterie war eine der ersten Batterien, hat aber ein Spannungsproblem durch Ablagerungen. Moderne Lithium-Ionen-Akkus bieten hohe Leistung bei geringem Gewicht. Galvanische Zellen wie das Daniell-Element nutzen die unterschiedliche Elektronenaffinität von Metallen zur Stromerzeugung. Die Elektronegativität und Oxidationszahlen spielen eine wichtige Rolle bei Redoxreaktionen.

• Batterien sind Primärzellen für einmaligen Gebrauch, Akkumulatoren wiederaufladbare Sekundärzellen
• Lithium-Ionen-Akkus haben eine hohe Zellspannung von 3,7V und ein gutes Energie-Masse-Verhältnis
• In galvanischen Zellen finden Redoxreaktionen zwischen unedlen und edlen Metallen statt
• Die Elektronegativität bestimmt die Art der chemischen Bindung zwischen Atomen
• Oxidationszahlen helfen bei der Beschreibung von Redoxvorgängen

...

30.11.2020

1400

Batterien & Akkus
Batterie: Nennt man auch Primäreelle. Wenn die Stoffe zur Energieumwandlung erschöpft sind, hat die Batterie beine weitere

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Redoxreaktionen und Metallreaktivität

Wie funktioniert eine Batterie Physik basiert auf dem Prinzip der Redoxreaktion. Dabei werden Elektronen zwischen verschiedenen Stoffen ausgetauscht.

Example: Bei der Reaktion von Magnesium mit Sauerstoff gibt Magnesium Elektronen ab $Oxidation$ und Sauerstoff nimmt sie auf $Reduktion$ .

Die Reaktivität von Metallen spielt eine wichtige Rolle in elektrochemischen Prozessen:

Definition: Unedle Metalle sind leicht oxidierbar und geben Elektronen leicht ab. Sie fungieren als starke Reduktionsmittel.

Es gibt eine Reihenfolge der Metallreaktivität, die als elektrochemische Spannungsreihe bekannt ist:

Highlight: Li > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Ni > Sn > Pb > Cu > Ag > Hg > Pt > Au

Je weiter links ein Metall in dieser Reihe steht, desto unedler ist es und desto leichter gibt es Elektronen ab.

Vocabulary: Edle und unedle Metalle Unterschied - Edle Metalle geben Elektronen nur schwer ab und sind weniger reaktiv als unedle Metalle.

Diese Eigenschaften werden in galvanischen Zellen genutzt, um elektrischen Strom zu erzeugen.

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Galvanische Zellen und Elektrodenprozesse

Eine galvanische Zelle, wie das Daniell-Element, nutzt die unterschiedliche Reaktivität von Metallen zur Stromerzeugung.

Definition: Eine galvanische Zelle besteht aus zwei Halbzellen, die durch eine poröse Trennwand verbunden sind.

In jeder Halbzelle befindet sich eine Metallelektrode in einer Lösung ihrer Ionen. Die Batterie Funktionsweise Chemie basiert auf folgenden Prozessen:

An der Anode $Minuspol$ findet die Oxidation statt. Hier werden Elektronen abgegeben.
An der Kathode $Pluspol$ findet die Reduktion statt. Hier werden Elektronen aufgenommen.

Example: Im Daniell-Element oxidiert Zink an der Anode zu Zink-Ionen, während Kupfer-Ionen an der Kathode zu Kupfer reduziert werden.

Die Spannung galvanische Zelle hängt von der Potentialdifferenz zwischen den beiden Halbzellen ab.

Highlight: Je größer der Unterschied in der Reaktivität der verwendeten Metalle, desto höher ist die erzeugte Spannung.

Die Zellspannung Chemie kann mit der Nernst-Gleichung berechnet werden, die auch Konzentrationsunterschiede berücksichtigt.

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Elektronegativität und Oxidationszahlen

Die Elektronegativität eines Elements gibt an, wie stark es Elektronen in einer chemischen Bindung an sich zieht.

Definition: Bei einer Differenz der Elektronegativität < 1,7 spricht man von einer Elektronenpaarbindung, bei ≥ 1,7 von einer Ionenbindung.

Oxidationszahlen sind fiktive Ladungszahlen, die helfen, Redoxreaktionen zu verstehen und auszugleichen.

Highlight: Die Summe der Oxidationszahlen in einer neutralen Verbindung muss immer 0 ergeben.

Grundregeln zur Ermittlung von Oxidationszahlen:

Elementare Stoffe haben immer die Oxidationszahl 0.
Die Oxidationszahl einatomiger Ionen entspricht ihrer Ladung.
In Verbindungen ohne Ladung muss die Summe aller Oxidationszahlen 0 ergeben.
In geladenen Ionen muss die Summe der Oxidationszahlen der Ladung des Ions entsprechen.
Bestimmte Elemente haben in Verbindungen oft charakteristische Oxidationszahlen $z.B. Alkalimetalle +I, Erdalkalimetalle +II$ .

Vocabulary: Die Potentialdifferenz Chemie berechnen erfordert die Kenntnis der Oxidationszahlen und der Standardpotentiale der beteiligten Redoxpaare.

Diese Konzepte sind grundlegend für das Verständnis von Redoxreaktionen und damit für die Funktionsweise von Batterien und Akkumulatoren.

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Ich liebe diese App so sehr, ich benutze sie auch täglich. Ich empfehle Knowunity jedem!! Ich bin damit von einer 4 auf eine 1 gekommen :D

Philipp, iOS User

Die App ist sehr einfach und gut gestaltet. Bis jetzt habe ich immer alles gefunden, was ich gesucht habe :D

Lena, iOS Userin

Ich liebe diese App ❤️, ich benutze sie eigentlich immer, wenn ich lerne.

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1.400

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30. Nov. 2020

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4 Seiten

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Lena

@lena_a54f01

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Redoxreaktionen und Metallreaktivität

Wie funktioniert eine Batterie Physik basiert auf dem Prinzip der Redoxreaktion. Dabei werden Elektronen zwischen verschiedenen Stoffen ausgetauscht.

Example: Bei der Reaktion von Magnesium mit Sauerstoff gibt Magnesium Elektronen ab $Oxidation$ und Sauerstoff nimmt sie auf $Reduktion$ .

Die Reaktivität von Metallen spielt eine wichtige Rolle in elektrochemischen Prozessen:

Definition: Unedle Metalle sind leicht oxidierbar und geben Elektronen leicht ab. Sie fungieren als starke Reduktionsmittel.

Es gibt eine Reihenfolge der Metallreaktivität, die als elektrochemische Spannungsreihe bekannt ist:

Highlight: Li > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Ni > Sn > Pb > Cu > Ag > Hg > Pt > Au

Je weiter links ein Metall in dieser Reihe steht, desto unedler ist es und desto leichter gibt es Elektronen ab.

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Definition: Eine galvanische Zelle besteht aus zwei Halbzellen, die durch eine poröse Trennwand verbunden sind.

In jeder Halbzelle befindet sich eine Metallelektrode in einer Lösung ihrer Ionen. Die Batterie Funktionsweise Chemie basiert auf folgenden Prozessen:

An der Anode $Minuspol$ findet die Oxidation statt. Hier werden Elektronen abgegeben.
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Example: Im Daniell-Element oxidiert Zink an der Anode zu Zink-Ionen, während Kupfer-Ionen an der Kathode zu Kupfer reduziert werden.

Die Spannung galvanische Zelle hängt von der Potentialdifferenz zwischen den beiden Halbzellen ab.

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Elektronegativität und Oxidationszahlen

Die Elektronegativität eines Elements gibt an, wie stark es Elektronen in einer chemischen Bindung an sich zieht.

Definition: Bei einer Differenz der Elektronegativität < 1,7 spricht man von einer Elektronenpaarbindung, bei ≥ 1,7 von einer Ionenbindung.

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Grundregeln zur Ermittlung von Oxidationszahlen:

Elementare Stoffe haben immer die Oxidationszahl 0.
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Batterien und Akkus: Grundlagen und Funktionsweise

Wie funktioniert eine Batterie Kinder können anhand einfacher Beispiele verstehen. Eine Batterie besteht aus zwei unterschiedlichen Materialien, die durch eine chemische Reaktion Strom erzeugen.

Definition: Eine Batterie, auch Primärzelle genannt, ist ein nicht wiederaufladbarer elektrochemischer Energiespeicher.

Trockenbatterien wurden entwickelt, um eine bessere mobile Nutzung zu ermöglichen. Ein klassisches Beispiel ist die Zink-Kohle-Batterie, die eine Spannung von 1,5 V liefert.

Highlight: Batterien sind nicht wiederaufladbar und müssen nach der Entladung fachgerecht entsorgt werden.

Im Gegensatz dazu stehen Akkumulatoren, auch Sekundärzellen genannt. Ein bekanntes Beispiel ist der Bleiakkumulator, der in Autos verwendet wird.

Vocabulary: Akku oder Batterie Unterschied erkennen - Akkus können durch Anlegen einer äußeren Spannung wieder aufgeladen werden, Batterien nicht.

Der Lithium-Ionen-Akkumulator ist besonders leistungsfähig, da er eine hohe Zellspannung von 3,7 V bei geringer Masse bietet.

Example: In Smartphones und Laptops werden häufig Lithium-Ionen-Akkus verwendet.

Die Zellspannung einer galvanischen Zelle lässt sich mit folgender Formel berechnen: U = E $Akzeptorhalbzelle$ - E $Donatorhalbzelle$

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

Android user

Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

iOS user

Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

iOS user

Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

Android user

Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

iOS user

Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

Android user

Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

Android user

Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

Android user

Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

iOS user

Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

Android user

Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

iOS user

Stefan S

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Samantha Klich

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Anna

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Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

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Lena M

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Timo S

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Sudenaz Ocak

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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

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Julia S

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Marcus B

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Sarah L

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Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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Ich liebe diese App so sehr, ich benutze sie auch täglich. Ich empfehle Knowunity jedem!! Ich bin damit von einer 4 auf eine 1 gekommen :D

Die App ist sehr einfach und gut gestaltet. Bis jetzt habe ich immer alles gefunden, was ich gesucht habe :D

Ich liebe diese App ❤️, ich benutze sie eigentlich immer, wenn ich lerne.

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