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:

1. An der Anode (Minuspol) findet die Oxidation statt. Hier werden Elektronen abgegeben.
2. 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.

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:

1. Elementare Stoffe haben immer die Oxidationszahl 0.
2. Die Oxidationszahl einatomiger Ionen entspricht ihrer Ladung.
3. In Verbindungen ohne Ladung muss die Summe aller Oxidationszahlen 0 ergeben.
4. In geladenen Ionen muss die Summe der Oxidationszahlen der Ladung des Ions entsprechen.
5. 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.