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Übersicht über die elektrochemische Spannungsreihe, die galvanische Zelle sowie Primär- und Sekundärzelle.
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Die Redoxreihe I Die Redoxreihe, auch elektrochemische Spannungsreihe genannt, gibt Auskunft darüber, wie ein Element in einer Redoxreaktion reagiert (also, ob es sich leicht oder schwer oxidieren lässt). Red Li (s) Na(s) Al(s) Zn(s) S² (aq) Fe(s) Ni(s) Pb(s) H₂(g) + 2H₂O(l) Cu(s) 4 OH(aq) 21 (aq) Ag(s) Hg(1) 2 Br (aq) Pt(s) 6 H₂O (1) 2 Cl(aq) Au(s) 2F (aq) 1 1 1 Ox Li (aq) Na (aq) Al3+ (aq) Zn²+ (aq) S (s) Fe²+ (aq) Ni2+ (aq) Pb²+ (aq) 2 H,O (ag) Cu (aq) O₂(g) + 2 H₂O(l) 1₂ (s) Ag (aq) Hg2+ (aq) Br₂ (1) Pt (aq) O₂(g) +4 H3O'(aq) Cl₂ (g) Aus (aq) F₂ (g) Eº in V +1e -3,04 +1e -2,71 +3e -1,66 +2 e- -0,76 +2 e -0,51 +2e -0,41 +2 e -0,23 +2 e -0,13 +2 e 0 +2 e +4 e +2 e +0,35 +0,40 +0,54 +1e +0,80 +2e +0,85 +2e +1,07 +2 e +1,2 + 4 e +1,23 +2 e +1,36 +3e +1,41 +2 e +2,87 In der elektroche- mischen Spannungs- reihe werden die oxidierte und die reduzierte Form (d.h. das Redoxpaar) angegeben. rechts Ganz das steht Standardelektroden- potenzial Redoxpaares. des Elemente, die weiter unten in der Spannungsreihe stehen, also jene, die ein höheres Standardelektrodenpotenzial haben, las- sen sich sehr schwer oxidieren (dafür umso leichter reduzieren). Nach unten hin nimmt die oxidierende Wirkung zu und die reduzierende ab (und umgekehrt). Die Redoxreihe II Diese Werte in der elektrochemischen Spannungsreihe sind experimentell ermittelt. Sie helfen bei der Abschätzung, ob und wenn ja, wie eine Redoxreaktion abläuft. Diese Werte nennt man Standardelektrodenpotentiale. Es gilt: Das zu reduzierende Element muss das höhere Standardelektrodenpotential H₂(g) (p = 1013 mbar) Einleitungrohr für H2 (g) besitzen! Spannungsmessgerät Pt Platinierte Platinelektrode bspw. Salzsäure (pH = 0) Ermittlung des Standardelektrodenpotenzials Halbzelle deren Standard- potential gemessen werden soll Man misst diese Werte, indem man eine Was- serstoff Halb- zelle anlegt und an die andere Halbzelle Elektrode, die de- ren Eo man wissen möchte. Salzbrücke Zn Galvanische Zelle Zn²+ Cu²+ Cu Aufbau einer galvanischen Zelle Ein galvansiches Element ist eine...
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Vorrichtung, die durch den freiwilligen Ablauf einer Redoxreaktion chemische in elektrische Energie umwandelt. Es wird also ein Strom erzeugt, da Elektronen fließen und bewegte Ladung Strom ist. Die unedlere Zinkelektrode fungiert als Donator. Das Zink wird hierbei oxidiert, bildet den Minuspol un die Anode (,,OMA"- Regel). Die Elektronen wandern zur Kupferelektrode. Das Kupfer bildet den Pluspol, die Kathode und die Abscheidungselektrode, da sich an ihr Kupfer abschneidet. Die Kupferionen aus der Kupfersulfat-Lösung werden zu elementaren Kupfer reduziert. Die Sulfationen diffundieren durch das Diapgragma in Richtung Kupferelektrode, um den Ladungsausgleich zu gewährleisten. Primärzelle: Batterie Als Primärzellen oder auch Batterien bezeichnet man galvanische Elemente, die nach der Entladung nicht wieder aufgeladen werden können. Beispiel: ,,Alkali-Mangan-Batterie" Metallkappe (Pluspol) ionendurchlässige Trennschicht Kontaktnagel Zinkpaste Braunstein-Graphit-Gemisch Kunststoffmantel Stahlbecher Metallboden (Minuspol) ● eigentlich mehrere Schritte umfassen! -1 Negativer Pol (Anode): Zink Positiver Pol (Kathode): Braunstein (MnO2) Elektrolyt: Lösung, (KOH-Lösung) ! Die Gleichungen an Anode und Kathode sind stark vereinfacht, da sie Kathode: MnO₂ + 2 H₂O + 2 e¯ Anode: Zn + 2 OH™ alkalische hier: Kalilauge ZnO + H₂O + 2 e¯ Mn(OH)₂ + 2 OH™ Gesamt: Zn + MnO₂ + H₂O - →Mn(OH)₂ + ZnO Schaltsymbol eines Galvanischen Elements Sekundärzelle: Akku Als Sekundärzellen oder auch Akkumulatoren bezeichnet man galvanische Elemente, die nach der Entladung wieder aufgeladen werden können. Pb Bleielektrode Beispiel: ,,Blei-Akkumulator" Bleielektrode mit Bleioxid- schicht Pb PbO₂ + Pluspol Minuspol H₂SO4 + 2 H₂O 2 H₂O + SO dissoziierte Schwefelsäure Der Ladevorgang ist umgekehrt den Gleichungen, die hier im Entladevorgang dargestellt sind. ● Gesamt: Pb + PbO₂ + 2 H₂SO4 ● Negativer Pol (Anode): Blei Positiver Anode: Pb + H₂SO4 Kathode: PbO₂ + 4H+ + 2 e¯ + SO4²- (Kathode): Bleidioxid (PbO2) Elektrolyt: Schwefelsäure Pol PbSO4 + 2 H+ + 2 e¯ PbSO4 + 2 H₂O 2 PbSO4 + 2 H₂O
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