Elektrochemie in unserem Alltag

Das Leben der westlichen Welt wäre heutzutage ohne elektrischen Strom undenkbar. Immer mehr Geräte des täglichen Gebrauchs werden tragbar und unabhängig vom Stecker.

Grundlage vieler Speicher von elektrischer Energie ist die Elektrochemie. Batterien sind Anwendungen der galvanischen Zelle. In ihnen wird chemische Energie in elektrische umgewandelt. Beim Aufladen geschieht genau das Gegenteil, die Elektrolyse. Doch wie kommen diese Reaktionen zustande?

Elektrodenpotential und elektrochemische Spannungsreihe

Grundlage der Elektrochemie sind Redoxreaktionen. Dies sind Reaktionen mit Elektronenübergang.

Kommt eine Metall-Elektrode in Berührung mit einer Elektrolyt-Lösung bildet sich eine elektrochemische Doppelschicht aus. Es stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Lösevorgang und Abscheidevorgang von Metall-Ionen ein. So entsteht das, für jedes Metall spezifische, Elektrodenpotential. Um diese Potentiale zu ordnen, wurde die Standard-Wasserstoff-Zelle entwickelt. Ihr Potential wurde willkürlich auf 0 V festgelegt.

Elektrochemie: Standard-Wasserstoff-Zelle

Mit dieser Referenzelektrode war es nun möglich eine Reihe aufzustellen, die elektrochemische Spannungsreihe. Hierbei wurden die Elektroden gegen die Standard-Wasserstoff-Zelle gemessen. So ergab sich eine Rangfolge, die unter anderem die Metalle in edel und unedel trennt. Mithilfe dieses Instruments ist es möglich die Freiwilligkeit von Reaktionen zwischen Metallen und Metall-Ionen vorherzusagen.

Galvanische Zelle und Elektrolyse

Eine Elektrode in einer Elektrolyt-Lösung bezeichnet man als Halbzelle. Es ist nun möglich zwei Halbzellen miteinander zu verbinden. Dafür benötigt man eine stromleitende Verbindung und eine Salzbrücke. Einen solchen Aufbau nennt man galvanisches Element. Ein Beispiel für ein solches Element ist das Daniell-Element. Es besteht aus einer Zink- und einer Kupfer-Halbzelle.

Elektrochemie: galvanisches Element, Daniell-Element

In einem galvanischen Element läuft die Reaktion freiwillig ab. Es wird chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Dies macht man sich in Form von Batterien zunutze. So kann elektrische Energie überall hin mitgenommen werden.

Elektrochemie: Batterie Querschnitt

Eine Batterie entlädt sich durch den Gebrauch. Irgendwann kommt die Reaktion zum Erliegen und der Strom hört auf zu fließen. Wenn du einen Akku benutzt hast, kannst du ihn jetzt aufladen. Diese Umkehrreaktion läuft nicht freiwillig ab. Sie muss also erzwungen werden. Man nennt sie Elektrolyse. Durch das Anlegen einer elektrischen Spannung kehrt man die Polung um und die Reaktionen verlaufen in die andere Richtung. Mithilfe der Elektrolyse können zum Beispiel unedle Metalle in Reinform gewonnen werden. Der Prozess wird als Schmelzflusselektolyse bezeichnet.

Elektrochemie: Elektrolyse

Elektromotorische Kraft

Die elektromotorische Kraft bezeichnet die Potentialdifferenz zwischen beiden Halbzellen einer galvanischen Zelle. Es ist also die elektrische Spannung, die zwischen den beiden herrscht. Die elektromotorische Kraft wird in Volt angegeben. Sie kann berechnet werden, indem das Potential der Anode vom Potential der Kathode subtrahiert wird. Auf diese Weise nimmt die Potentialdifferenz immer einen positiven Wert an.

Elektrochemie: Berechnung elektromotorische Kraft, Potentialdifferenz

Mithilfe der Elektrochemie ist es also unter anderem möglich Reaktionen vorherzusagen, das Verhalten von Metallen zu erklären und unedle Metalle in Reinform zu gewinnen. Dies ist möglich aufgrund der elektrochemischen Spannungsreihe, der Standard-Wasserstoff-Zelle und der elektromotorischen Kraft.

Videos in diesem Thema

Brennstoffzelle

Brennstoffzelle

In diesem Video geht es um die Brennstoffzelle. Dazu wird zuerst deren Entdeckung der Brennstoffzelle durch Schönbein im Jahre 1838 besprochen. Im Anschluss werden dann…

Die Standardwasserstoffelektrode

Die Standardwasserstoffelektrode

Eine Elektrode ist ein Metall, das in eine Salzlösung dieses Metalls eintaucht. An der Grenzschicht entsteht ein Potenzial. Einzelne Potenziale sind nicht bestimmbar,…

Elektrochemische Spannungsreihe

Elektrochemische Spannungsreihe

In diesem Video wird dir die elektrochemische Spannungsreihe beschrieben und erläutert. Dazu werden zu Anfang des Videos zwei Versuche gezeigt, in denen unedlere Metalle…

Elektrodenreaktionen

Elektrodenreaktionen

In diesem Video wird werden dir ausführlich die Elektrodenreaktionen einer Elektrolyse erklärt und beschrieben. Dazu wird als erstes die Dissoziation von Salzen in…

Die elektrochemische Zersetzung von Wasser

Die elektrochemische Zersetzung von Wasser

Reines Wasser enthält keine Salze. Durch Autoprotolyse werden einige wenige Ionen gebildet. Dadurch leitet Wasser ganz schwach den elektrischen Strom. Bei der…

Die Nernst-Gleichung – Einführung

Die Nernst-Gleichung – Einführung

In diesem Video geht es um die Nernst-Gleichung. Dazu wird zuerst zur Wiederholung nochmal auf Normalpotentiale und die Voraussetzungen eingegangen, die daran geknüpft…

Nernst-Gleichung und die Konzentrationsabhängigkeit des Elektrodenpotentials

Nernst-Gleichung und die Konzentrationsabhängigkeit des Elektrodenpotentials

In diesem Video wird gezeigt, was die Nernst-Gleichung ist und wie du mit ihr das Potential einer Galvanischen Zelle berechnen kannst. Es wird erklärt, dass die Spannung…

pH-Abhängigkeit von Redoxpotenzialen

pH-Abhängigkeit von Redoxpotenzialen

In diesem Video wird dir die pH-Abhängigkeit von Redoxpotentialen erklärt, dazu werden dir zwei denkbare Redoxreaktionen an Elektroden vorgestellt. Die Redoxreaktion…

Elektromotorische Kraft – Einführung

Elektromotorische Kraft – Einführung

In diesem Einführungsvideo zum Thema Elektromotorische Kraft wird dir beschrieben, wie man die elektromotorische Kraft (EMK) messen kann und wie diese zustande kommt.…

Elektromotorische Kraft (EMK) und Elektrodenpotentiale

Elektromotorische Kraft (EMK) und Elektrodenpotentiale

In diesem Video geht es um die elektromotorische Kraft und Elektrodenpotentiale. Zu Beginn wird dir genau erklärt wie eine Elektrochemische Zelle aufgebaut ist, was mit…

Elektromotorische Kraft (Übungsvideo)

Elektromotorische Kraft (Übungsvideo)

In diesem Video wird euch kurz gezeigt, wie man die EMK des Daniell-Elementes berechnen kann. Das Daniell-Element besteht aus 2 Halbzellen, wobei in einer Halbzelle ein…

Berechnung der EMK einer galvanischen Zelle

Berechnung der EMK einer galvanischen Zelle

Herzlich Willkommen! Wir erinnern uns zunächst an wichtige Begriffe aus der Elektrochemie. Über Halbelement und Nernst-Gleichung gelangen wir zur EMK. Was das heißt,…

Berechnung der Konzentration über die EMK

Berechnung der Konzentration über die EMK

In diesem Video werden wir mit der Nernst-Gleichung Konzentrationen bestimmen. Dafür verwenden wir die vereinfachte Form der Gleichung und stellen diese nach dem…

Berechnung der EMK und freien Enthalpie einer Wasserstoff-Brennstoffzelle

Berechnung der EMK und freien Enthalpie einer Wasserstoff-Brennstoffzelle

Hallo! Von den Brennstoff - Zellen ist die Wasserstoff - Brennstoffzelle die bekannteste. Wasserstoff und Sauerstoff reagieren zu Wasser und erzeugen elektrischen Strom.…

Berechnung der Ladungsbewegung und Stromstärke

Berechnung der Ladungsbewegung und Stromstärke

Hallo! Bei der Elektrolyse ist es oftmals von Bedeutung, welche elektrische Ladung Q für die Abscheidung einer bestimmten Menge an Metall notwendig ist. Kennen wir die…

Berechnung der Ionenkonzentration nach Elektrolyse

Berechnung der Ionenkonzentration nach Elektrolyse

Hallo! Bei der Raffinierung von Gold steht häufig die Frage nach der Konzentration des Elektrolysebades. Wie man die Masse an abgeschiedenem Metall berechnet, haben wir…

Berechnung der freien Enthalpie einer gegebenen Zelle

Berechnung der freien Enthalpie einer gegebenen Zelle

Hallo, man möchte gerne wissen, ob eine chemische Reaktion abläuft. Um das festzustellen, verwendet man die thermodynamische Zustandsgröße freie Enthalpe. Zwischen ihr…

Elektrochemisches Potential

Elektrochemisches Potential

Die Galvanische Zelle ist Grundlage einer jeden Batterie. Aber wie kommt eigentlich die Spannung zustande in der Batterie? Dazu schaust du dir in diesem Video die…

Ionenwanderung in der galvanischen Zelle

Ionenwanderung in der galvanischen Zelle

In einem galvanischen Element wird Spannung erzeugt, da ein Elektronenfluss vom unedleren zum edleren Metall erfolgt. Damit dieser Elektronenfluss nicht zum Erliegen…

Arbeitsblätter zum Ausdrucken zum Thema Grundlagen der Elektrochemie

Vlcsnap 2015 09 21 16h08m45s155 Die Standardwasserstoffelektrode Anzeigen Herunterladen
11e820aecc7fe1ec97fc4319a36bae2f 1 Elektrochemische Spannungsreihe Anzeigen Herunterladen
Fd07b7c12ecffcb96132d2ffe6f8e152 1 Elektrodenreaktionen Anzeigen Herunterladen
2a27b4cf4c0abcb69a2b7dcb7047b254 1 Die elektrochemische Zersetzung von Wasser Anzeigen Herunterladen
Vorschau Die Nernst-Gleichung – Einführung Anzeigen Herunterladen
18235 nernst gleichung und die......standbild081 Nernst-Gleichung und die Konzentrationsabhängigkeit des Elektrodenpotentials Anzeigen Herunterladen
526 m79 ph abh%c3%a4ngigkeit von redoxpotenzialenvorschaubild pH-Abhängigkeit von Redoxpotenzialen Anzeigen Herunterladen
523 m76 elektromotorische%20 kraft %20emk und elektrodenpotenziale vorschaubild Elektromotorische Kraft (EMK) und Elektrodenpotentiale Anzeigen Herunterladen