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Das Faraday Gesetz einfach erklärt – mit 1. und 2. Faradaysches Gesetz, Formel & Elektrolyse

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Nina

18.2.2021

Chemie

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Chemie

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Redoxgleichgewichte

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Elektrolyse und elektrochemische energiequellen

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Zersetzungsspannung bei der elektrolyse

Das Faraday Gesetz einfach erklärt – mit 1. und 2. Faradaysches Gesetz, Formel & Elektrolyse

Die Elektrolyse und die Faradayschen Gesetze bilden fundamentale Grundlagen der Elektrochemie. Die Gesetze beschreiben den quantitativen Zusammenhang zwischen elektrischer Ladung und umgesetzter Stoffmenge bei elektrochemischen Prozessen.

• Das 1. Faradaysche Gesetz definiert die Proportionalität zwischen abgeschiedener Stoffmenge und durchgeflossener Ladungsmenge

• Das Zweite Faradaysche Gesetz stellt den Zusammenhang zwischen abgeschiedener Masse, Atommasse und Wertigkeit her

• Die Faraday-Konstante (F = 96.485 C/mol) ist eine fundamentale Naturkonstante der Elektrochemie

• Praktische Anwendung finden die Gesetze bei der Elektrolyse verschiedener Stoffe wie Kupfersulfat oder Silbernitrat

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18.2.2021

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Versuch: 1. Faradaysches Gesetz Schülerversuch; 20 min. Beim Experimentieren den Allgemeinen Warnhinweis unbedingt beachten. Geräte Bechergl

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Versuch zum 2. Faradayschen Gesetz

Der zweite Versuch demonstriert das 2. Faradaysche Gesetz durch den Vergleich der Elektrolyse von Silbernitrat- und Kupfersulfatlösung.

Versuchsaufbau und Durchführung

  • Zwei Elektrolysezellen werden in Reihe geschaltet: eine mit Silbernitratlösung und Silberelektroden, die andere mit Kupfersulfatlösung und Kupferelektroden.
  • Die Elektrolyse läuft etwa 15 Minuten bei 3 Volt.
  • Die Elektroden werden vor und nach der Elektrolyse gewogen.

Ergebnis und Auswertung

  • In beiden Zellen nimmt eine Elektrode genau so viel an Masse zu, wie die andere abnimmt.
  • Die abgeschiedene Stoffmenge an Silber ist doppelt so groß wie die an Kupfer.

Highlight: Das 2. Faradaysche Gesetz besagt, dass bei gleicher Ladungsmenge die umgesetzten Stoffmengen verschiedener Stoffe sich wie ihre elektrochemischen Äquivalente verhalten.

Example: Ein Silber-Ion Ag+Ag+ ist einem halben Kupfer-Ion Cu2+Cu²+ äquivalent, da für die Abscheidung von Silber ein Elektron, für Kupfer aber zwei Elektronen benötigt werden.

Versuch: 1. Faradaysches Gesetz Schülerversuch; 20 min. Beim Experimentieren den Allgemeinen Warnhinweis unbedingt beachten. Geräte Bechergl

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Auswertung der Faradayschen Gesetze

Die Auswertung der Versuche verdeutlicht die mathematischen Zusammenhänge der Faradayschen Gesetze.

Mathematische Formulierung

  • Faradaysches Gesetz: n ~ I * t bzw. n ~ Q elektrischeLadungelektrische Ladung
  • Faradaysches Gesetz: n = Q / z∗Fz * F

Definition: Die Faraday-Konstante F = 96485 As/mol ist die Ladung eines Mols Elektronen.

Anwendung auf verschiedene Stoffe

  • Die Stoffmenge n ist proportional zur geflossenen Ladung Q.
  • Die Steigung der Geraden im n-Q-Diagramm hängt von der Anzahl der ausgetauschten Elektronen pro Teilchen ab.

Example: Für Silber Ag+Ag+ ist die Steigung doppelt so groß wie für Kupfer Cu2+Cu²+, da Silber nur ein Elektron pro Ion benötigt, Kupfer aber zwei.

Versuch: 1. Faradaysches Gesetz Schülerversuch; 20 min. Beim Experimentieren den Allgemeinen Warnhinweis unbedingt beachten. Geräte Bechergl

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Grafische Darstellung der Faradayschen Gesetze

Ein Diagramm veranschaulicht die Beziehung zwischen gebildeter Stoffmenge und geflossener Ladung für verschiedene Stoffe bei der Elektrolyse.

Interpretation des Diagramms

  • Die x-Achse zeigt die geflossene Ladung Q in Coulomb CC, die y-Achse die gebildete Stoffmenge n in mol.
  • Verschiedene Geraden repräsentieren unterschiedliche Stoffe wie Ag, H₂, Cu, Cl₂, Zn und O₂.

Aussagen des Diagramms

  • Die Geraden verlaufen linear, was die direkte Proportionalität zwischen n und Q bestätigt 1.FaradayschesGesetz1. Faradaysches Gesetz.
  • Die unterschiedlichen Steigungen der Geraden spiegeln die verschiedenen elektrochemischen Äquivalente der Stoffe wider 2.FaradayschesGesetz2. Faradaysches Gesetz.

Highlight: Die Faraday-Konstante erscheint im Diagramm als der Wert auf der x-Achse 96485C96485 C, bei dem die Stoffmenge für einwertige Ionen 1 mol beträgt.

Definition: Das elektrochemische Äquivalent eines Stoffes ist die Masse, die bei der Elektrolyse durch die Einheitsladung abgeschieden wird.

Versuch: 1. Faradaysches Gesetz Schülerversuch; 20 min. Beim Experimentieren den Allgemeinen Warnhinweis unbedingt beachten. Geräte Bechergl

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Grafische Darstellung der Faradayschen Gesetze

Das Diagramm visualisiert die lineare Beziehung zwischen Stoffmenge und geflossener Ladung für verschiedene Elemente.

Highlight: Die Steigung der Geraden hängt von der Wertigkeit des jeweiligen Ions ab.

Example: Silber Ag+Ag⁺ zeigt die steilste Gerade, da pro Ion nur ein Elektron übertragen wird.

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Die Elektrolyse und die Faradayschen Gesetze bilden fundamentale Grundlagen der Elektrochemie. Die Gesetze beschreiben den quantitativen Zusammenhang zwischen elektrischer Ladung und umgesetzter Stoffmenge bei elektrochemischen Prozessen.

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Versuch zum 2. Faradayschen Gesetz

Der zweite Versuch demonstriert das 2. Faradaysche Gesetz durch den Vergleich der Elektrolyse von Silbernitrat- und Kupfersulfatlösung.

Versuchsaufbau und Durchführung

  • Zwei Elektrolysezellen werden in Reihe geschaltet: eine mit Silbernitratlösung und Silberelektroden, die andere mit Kupfersulfatlösung und Kupferelektroden.
  • Die Elektrolyse läuft etwa 15 Minuten bei 3 Volt.
  • Die Elektroden werden vor und nach der Elektrolyse gewogen.

Ergebnis und Auswertung

  • In beiden Zellen nimmt eine Elektrode genau so viel an Masse zu, wie die andere abnimmt.
  • Die abgeschiedene Stoffmenge an Silber ist doppelt so groß wie die an Kupfer.

Highlight: Das 2. Faradaysche Gesetz besagt, dass bei gleicher Ladungsmenge die umgesetzten Stoffmengen verschiedener Stoffe sich wie ihre elektrochemischen Äquivalente verhalten.

Example: Ein Silber-Ion Ag+Ag+ ist einem halben Kupfer-Ion Cu2+Cu²+ äquivalent, da für die Abscheidung von Silber ein Elektron, für Kupfer aber zwei Elektronen benötigt werden.

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Auswertung der Faradayschen Gesetze

Die Auswertung der Versuche verdeutlicht die mathematischen Zusammenhänge der Faradayschen Gesetze.

Mathematische Formulierung

  • Faradaysches Gesetz: n ~ I * t bzw. n ~ Q elektrischeLadungelektrische Ladung
  • Faradaysches Gesetz: n = Q / z∗Fz * F

Definition: Die Faraday-Konstante F = 96485 As/mol ist die Ladung eines Mols Elektronen.

Anwendung auf verschiedene Stoffe

  • Die Stoffmenge n ist proportional zur geflossenen Ladung Q.
  • Die Steigung der Geraden im n-Q-Diagramm hängt von der Anzahl der ausgetauschten Elektronen pro Teilchen ab.

Example: Für Silber Ag+Ag+ ist die Steigung doppelt so groß wie für Kupfer Cu2+Cu²+, da Silber nur ein Elektron pro Ion benötigt, Kupfer aber zwei.

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Grafische Darstellung der Faradayschen Gesetze

Ein Diagramm veranschaulicht die Beziehung zwischen gebildeter Stoffmenge und geflossener Ladung für verschiedene Stoffe bei der Elektrolyse.

Interpretation des Diagramms

  • Die x-Achse zeigt die geflossene Ladung Q in Coulomb CC, die y-Achse die gebildete Stoffmenge n in mol.
  • Verschiedene Geraden repräsentieren unterschiedliche Stoffe wie Ag, H₂, Cu, Cl₂, Zn und O₂.

Aussagen des Diagramms

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Das Diagramm visualisiert die lineare Beziehung zwischen Stoffmenge und geflossener Ladung für verschiedene Elemente.

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Versuch zum 1. Faradayschen Gesetz

Das erste Faradaysche Gesetz wird durch einen Elektrolyseversuch mit Kupfersulfatlösung demonstriert.

Versuchsaufbau und Durchführung

  • Eine Elektrolyseapparatur wird mit zwei Kupferblechen als Elektroden in einer Kupfersulfatlösung aufgebaut.
  • Die Elektroden werden vor und nach der Elektrolyse gewogen.
  • Die Elektrolyse läuft für 600 Sekunden bei 5 Volt, wobei die Stromstärke gemessen wird.

Ergebnis und Auswertung

  • Eine Elektrode nimmt genau so viel an Masse zu, wie die andere abnimmt.
  • Die theoretische Gewichtszunahme wird mit der Formel n = I * t / z∗Fz * F berechnet.

Highlight: Das 1. Faradaysche Gesetz zeigt, dass die umgesetzte Stoffmenge direkt proportional zur geflossenen Ladungsmenge ist.

Vocabulary: Elektrolyse ist ein elektrochemischer Prozess, bei dem durch elektrischen Strom chemische Reaktionen ausgelöst werden.

Definition: Die Faraday-Konstante F = 96487 As/mol ist eine fundamentale Naturkonstante in der Elektrochemie.

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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

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Jana V

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Lena M

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Timo S

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Sudenaz Ocak

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Greenlight Bonnie

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Julia S

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Marcus B

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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

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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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