Galvanische Zelle mit demin. Wasser?

2 Antworten

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Vorbemerkung: Von einer galvanischen Zelle erwarte ich, dass durch eine zwischen den Redoxsystemen herrschende Spannung ein so großer Strom fließen kann, dass dieser z.B. für den Betrieb eines kleinen Motors ausreicht.

Zu 1) Wenn Du Wasser als Flüssigkeit zwischen den Elektroden einsetzen willst, dann hast Du das Prinzip einer galvanischen Zelle noch nicht verstanden. Die im Wasser vorhandenen Ionenkonzentration ist so klein, dass sie für Redoxvorgänge keine Rolle spielt.

Zu 2) Eine Magnesiumlösung gibt es nicht. Du meinst eine Magnesiumsalzlösung. Magnesiumionen können sich nicht abscheiden. Hier meinst Du Magnesium.

Die Magnesiumionen können sich nicht freiwillig in Magnesium umwandeln (Begründung: das entsprechende Redoxsystem hat ein großes negatives Normalpotenzial).

Andererseits ist die Oxoniumkonzentration so gering, dass deren Reduktion keine Rolle spielt.

Auch hier baut sich also kein galvanisches Element auf.


gchgklkgg 
Beitragsersteller
 20.08.2018, 07:40

Würde Punkt 2) mit ein Zinksalzlösung funktionieren?

Also: Zn\Cu Elektroden und als Elektrolytlösung Zinksulfat oder sonst was mit Zink.

Würde sich Zink an Cu absetzen?

vach77  20.08.2018, 08:27
@gchgklkgg

Der Vorschlag des Elektrodenpaares Cu/Zn ist schon einmal gut.

Die Zinkelektrode besteht aus einem unedlen Metall (Zn hat ein negatives Normalpotenzial) und kann oxidativ unter Elektronenabgabe in Lösung gehen.

Du benötigst nun die Ionensorte eines "edlen" Metalls (Metall mit positiverem Normalpotenzial), das an der Kupferelektrode reduziert wird und dort die Elektronen aufnimmt.

Ich schlage als Elektrolytlösung eine Lösung von Kupfersulfat vor. Die Sulfationen bleiben in der Lösung erhalten.

Warum ist eine Zinksalzlösung ungeeignet?

gchgklkgg 
Beitragsersteller
 20.08.2018, 09:19
@vach77

Würde Punkt 1) funktionieren wenn ich NaCl ins Wasser gebe?

vach77  20.08.2018, 12:36
@gchgklkgg

Das ist nicht der Grund; aber ich gebe Dir vierVersuchsvorrichtungen vor:

a) Man taucht einen Zinkstab in eine Kupfersulfatlösung.

b) Man taucht einen Zinkstab in eine Zinksalzlösung.

c) Man taucht einen Kupferstab in eine Kupfersulfatlösung.

d) Man taucht einen Kupferstab in eine Zinksalzlösung.

Bei welcher Versuchsvorrichtung stellt man eine chemische Veränderung fest?

gchgklkgg 
Beitragsersteller
 20.08.2018, 13:09
@vach77

a scheint mir die logische zu sein.

vach77  20.08.2018, 14:52
@gchgklkgg

Entschuldige, wenn ich mich mit "logisch" in Deiner Antwort nicht zufrieden gebe, aber ich möchte, dass Du hier alles verstehst.

Ich habe Dir drei Redoxsysteme mit den Normalpotenzialen E° aufgeschrieben, von denen zunächst nur die unteren beiden interessieren.

2 Cl⁻ --> Cl₂ + 2 e⁻              E° = +1,36 V

Cu --> Cu²⁺ + 2 e⁻              E° = +0,35 V

Zn --> Zn²⁺ + 2 e⁻              E° = -0,76 V

Es stimmt also, dass man bei a) etwas beobachtet (der Zinkstab wird verkupfert), denn das Redoxsystem Zn/Zn²⁺ hat ein kleineres E° im Vergleich zu Cu/Cu²⁺.

Wenn Cu²⁺ vorliegt, dann kann diese Ionensorte reduziert werden und das vorliegende Zn wird oxidiert.

Umgekehrt wird man dann bei d) keinen Redoxvorgang beobachten.

Kannst Du jetzt die Versuchsteile b) und c) erklären?

Bei der Verwendung von Natriumchloridlösung - dies war eine weitere Frage von Dir - spielt das obere von mir angeschriebene 2 Cl⁻/Cl₂ -Redoxsystem eine Rolle. Was wird hier wohl passieren?

Das Na/Na⁺ -system brauchst Du nicht zu beachten, da dessen Normalpotenial mit E° = -2,71 so negativ ist, dass freiwillig Natriumionen sich nicht in Natrium umwandeln. Natriumionen bleiben der Lösung "erhalten".

gchgklkgg 
Beitragsersteller
 20.08.2018, 19:10
@vach77

Ah es wird also Cl2 als Gas aufsteigen und Na+ bleibt in Lösung. Ich dachte am Anfang Wasser würde das eher tun.

vach77  20.08.2018, 19:53
@gchgklkgg

Hallo gchgklkgg, ich finde es toll, dass Du nach Antworten suchst. Andererseits sehe ich wie schwer doch die Elektrochemie für viele sein kann.

Chlor entsteht nicht, und ich versuche es Dir zu erklären.

Die Edelmetalle haben große positive E°-Werte, d.h. sie lassen sich nur schwer oxidieren. Da hat man Erfahrung aus dem Alltag (z.B. Goldschmuck). Das 2 Cl⁻/Cl₂ -Redoxsystem hat ebenfalls ein großes positives E° und lässt sich deshalb auch nur schwer oxidieren. Die Chloridionen, die von Dir als NaCl-Lösung ins Spiel gebracht wurden, lassen sich nicht so ohne weiteres oxidieren. In dem System Cu - Zn - NaCl-Lösung ist kein Stoff mit großem E° im oxidierten Zustand vorhanden, der die Chloridionen oxidieren könnte, wobei dieser Stoff dann reduziert werden würde.

Wenn Du also NaCl ins Wasser gibst (Dein Vorschlag von heute morgen) entsteht kein galvanisches Element.

gchgklkgg 
Beitragsersteller
 21.08.2018, 14:34
@vach77

Letzte Frage:

Wenn ich als Elektrolyten Zn||Au nehme und auf die Seite von Gold NaCl-Lösung gebe. Was wird passieren? Jetzt ist Gold ja unglaublich edel und wird etwas mit Wasser oder eher mit NaCl passieren?

vach77  22.08.2018, 09:36
@gchgklkgg

Der Ausdruck für die Versuchsanordnung "auf die Seite von Gold" ist natürlich problematisch. Da ich hier im Kommentar keine Bilder einstellen kann gehe zu google und gebe dort ein "u-rohr mit diaphragma". Du siehst dann bilder wie eine solche Vertsuchsanordnung aussehen muss.

In Deinem Fall: In die linke U-Rohr-Hälfte eine Zinkelektrode, die in eine Zinksalzlösung taucht und in die rechte U-Rohr-Hälfte eine Goldelektrode, die in NaCl-Lösung taucht.

Au --> Au⁺ + e⁻    E° = +1,5 V

Au --> Au³⁺ + 3 e⁻    E° = +1,7 V

2 Cl⁻ --> Cl₂ + 2 e⁻              E° = +1,36 V

Wenn Du jetzt in der Tabelle der Normalpotenziale nachsiehst, dann siehst Du, dass das Gold oxidiert werden kann, dass aber das "edlere" 2 Cl⁻/Cl₂ - System bereits im reduzierten Zustand vorliegt, also nicht mehr reduziert werden kann.

Es findet also keine Reaktion statt.

Wie wäre es, wenn Du die NaCl-Lösung gegen eine Goldsalzlösung in der U-Rohr-Hälfte austauschen würdest?

Mit demineralisiertem Wassser wird sich überhaupt nichts abspielen, da kein Stromfluss stattfindet.


gchgklkgg 
Beitragsersteller
 20.08.2018, 09:18

Und wenn ich NaCl löse?

gchgklkgg 
Beitragsersteller
 20.08.2018, 10:28
@Herb3472

Im Internet steht aber, dass es irgendwie nach einiger Zeit langsamer laufen würde oder sowas.

Könntest du dazu was sagen?

Oder meinst du, dass die Reaktionen ganz normal ablaufen würden?

Herb3472  20.08.2018, 13:18
@gchgklkgg

Nein, dazu kann ich leider nichts sagen. Ich beschäftige mich nicht mit physikalischen Experimenten.