8.4 Galvanische Elemente und ihre Funktionsweise

Study Notes

Ein galvanisches Element wandelt chemische Energie in elektrische Energie um.
Es besteht aus zwei verschiedenen Elektroden, die jeweils in eine Elektrolytlösung eingetaucht sind.
Die Elektroden sind durch einen Elektronenleiter und eine Salzbrücke verbunden.
Die Spannung des Elements ergibt sich aus der Differenz der Standard-Elektrodenpotenziale der beiden Halbzellen: E_Red - E_Ox = ΔE
Das edlere Metall (z.B. Kupfer) wird reduziert, das unedlere Metall (z.B. Zink) wird oxidiert.
Die Redoxreaktion im Daniell-Element: Zn(s) + Cu²⁺(aq) -> Zn²⁺(aq) + Cu(s)
Die Salzbrücke dient dem Ladungsausgleich: Anionen wandern von der rechten zur linken Lösung, Kationen von der linken zur rechten Lösung.
Die Spannung des Elements kann genutzt oder gemessen werden.
Die Potenzialdifferenz zwischen den Halbzellen ist die treibende Kraft für den Elektronenfluss.
Eine positive EMK (elektromotorische Kraft) bedeutet, dass die Reaktion spontan abläuft und elektrische Energie erzeugt wird.
Eine negative EMK bedeutet, dass Energie zugeführt werden muss, um die Reaktion umzukehren (Elektrolyse).
Die Anode ist der Minuspol, die Kathode ist der Pluspol.
Bei der Elektrolyse kehrt sich die Polarität um.
Die Anode ist der Ort der Oxidation, die Kathode ist der Ort der Reduktion.

Ein Beispiel für ein galvanisches Element.
Besteht aus einer Zink-Elektrode in einer Zinksulfatlösung und einer Kupfer-Elektrode in einer Kupfersulfatlösung.
Der Name bezieht sich auf den Forscher John Frederic Daniell.