Galvanische Zelle und Standardpotential

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Questions and Answers

Was passiert am edleren Element in einer galvanischen Zelle?

  • Es nimmt Elektronen auf. (correct)
  • Es wird oxidiert.
  • Es erzeugt Strom.
  • Es gibt Elektronen ab.

Wie wird das Standardpotential bestimmt?

  • Durch Verbindung mit einer Wasserstoffhalbzelle. (correct)
  • Durch Messungen mit einem Multimeter.
  • Durch Berechnung der Temperatur der Reaktanden.
  • Durch die Verbindung mit einer Zinkhalbzelle.

Was beschreibt ein positives Standardpotential?

  • Es hat keinen Einfluss auf die Reaktion.
  • Es gibt den Reaktanden an.
  • Das Element nimmt Elektronen auf. (correct)
  • Das Element gibt Elektronen ab.

Was geschieht an der Anode einer galvanischen Zelle?

<p>Oxidation findet statt. (B)</p> Signup and view all the answers

Welches ionische Produkt bleibt nach der Oxidation von Zink übrig?

<p>Zn2+ (C)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt das Redoxpotential in einer galvanischen Zelle?

<p>Die Spannung zwischen den beiden Halbzellen. (B)</p> Signup and view all the answers

Welcher Wert wird mit der Gaskonstante R in der Nernst-Gleichung angegeben?

<p>8,314 J/(mol·K) (C)</p> Signup and view all the answers

Was ist typisch für Primärelemente?

<p>Ihre Reaktion ist nicht umkehrbar. (D)</p> Signup and view all the answers

Worin unterscheiden sich Sekundärelemente von Primärelementen?

<p>Sekundärelemente sind wieder aufladbar. (C)</p> Signup and view all the answers

Was passiert mit der Elektrode von Zink während der Reaktion?

<p>Sie löst sich auf. (B)</p> Signup and view all the answers

Welches Beispiel gehört zu den Tertiärzellen?

<p>Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle. (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist ein typisches Merkmal von Brennstoffzellen?

<p>Sie erzeugen Strom kontinuierlich. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Anwendung nutzen galvanische Zellen nicht?

<p>Glühlampen. (C)</p> Signup and view all the answers

Was bezeichnet die Faraday-Konstante?

<p>Die Ladung pro Mol eines Elektrons. (C)</p> Signup and view all the answers

Was stellt das galvanische Element im Allgemeinen dar?

<p>Die Umwandlung von chemischer in elektrische Energie (A)</p> Signup and view all the answers

Was sind die Hauptbestandteile einer galvanischen Zelle?

<p>Zwei Halbzellen mit Elektrolytlösungen und Elektroden (A)</p> Signup and view all the answers

Was passiert an der Elektrode, wo die Oxidation stattfindet?

<p>Es findet eine Elektronenabgabe statt (B)</p> Signup and view all the answers

Was ist die Funktion einer Salzbrücke in einer galvanischen Zelle?

<p>Sie leitet Anionen zwischen den Elektrolytlösungen (D)</p> Signup and view all the answers

Welches Element wird nicht im Daniell-Element verwendet?

<p>Kalium (B)</p> Signup and view all the answers

Was bedeutet die Abkürzung 'OMA' in Bezug auf galvanische Zellen?

<p>Oxidation, Reduktion, Anode (C)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über Elektroden in einer galvanischen Zelle ist richtig?

<p>Die Elektroden bestehen aus reinem Metall, das in der Lösung vorhanden ist (D)</p> Signup and view all the answers

Wie wird der erzeugte Strom in einer galvanischen Zelle gemessen?

<p>Mit einem Spannungsmessgerät (C)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Galvanisches Element

Ein System, das chemische Energie in elektrische Energie umwandelt.

Halbzellen

Zwei getrennte Teile eines galvanischen Elements, bestehend aus einer Elektrolytlösung und einer Elektrode.

Elektrolytlösung

Eine Lösung, die Ionen enthält und den Stromfluss in einem galvanischen Element ermöglicht.

Elektrode

Ein leitfähiges Material, das in die Elektrolytlösung eingetaucht ist und an dem chemische Reaktionen stattfinden.

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Oxidation

Eine chemische Reaktion, bei der ein Atom oder Molekül Elektronen abgibt und dabei oxidiert wird.

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Reduktion

Eine chemische Reaktion, bei der ein Atom oder Molekül Elektronen aufnimmt und dabei reduziert wird.

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Anode

Die Elektrode, an der die Oxidation stattfindet.

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Kathode

Die Elektrode, an der die Reduktion stattfindet.

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Edleres Element in einer elektrochemischen Zelle

Das edlere Element in einer elektrochemischen Zelle nimmt immer Elektronen auf.

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Standardpotential

Das Standardpotential einer Halbzelle wird gemessen, indem sie mit einer Standard-Wasserstoffhalbzelle verbunden wird.

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Positives Standardpotential

Ein positives Standardpotential bedeutet, dass das entsprechende Element Elektronen aufnimmt.

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Negatives Standardpotential

Ein negatives Standardpotential bedeutet, dass das entsprechende Element Elektronen abgibt.

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Galvanische Zelle

Die galvanische Zelle ist eine elektrochemische Zelle, die elektrische Energie durch eine Redoxreaktion erzeugt.

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Nernst-Gleichung

Die Formel von Nernst beschreibt die Abhängigkeit des Redoxpotentials von der Konzentration der Reaktanten.

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Primärelemente

Primärelemente sind Batterien, die nicht wiederaufladbar sind.

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Sekundärelemente

Sekundärelemente sind Akkumulatoren, die wiederaufladbar sind.

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Tertiärelemente

Tertiärelemente sind Brennstoffzellen, die kontinuierlich Energie aus externen Brennstoffen beziehen.

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Aufbau einer galvanischen Zelle

Eine galvanische Zelle benötigt zwei Halbzellen, die über einen Ionenleiter verbunden sind.

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Anwendungen von galvanischen Zellen

Galvanische Zellen finden in vielen Anwendungen im Alltag Verwendung, zum Beispiel in Batterien und Brennstoffzellen.

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Spannungsberechnung bei galvanischen Zellen

Die Spannung einer galvanischen Zelle lässt sich mit folgender Formel berechnen: U = E(Kathode) - E(Anode)

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Study Notes

Galvanische Zelle

  • Eine galvanische Zelle wandelt chemische Energie in elektrische Energie um.
  • Sie besteht aus zwei Halbzellen: Elektrolytlösung und Elektrode.
  • Beispiele für Komponenten sind Kupfer- und Zinkelektroden in Zinksulfat- und Kupfersulfat-Lösungen.
  • Halbzellen sind durch eine Salzbrücke verbunden (z.B. mit Kaliumchlorid-Lösung).
  • Die Salzbrücke leitet Anionen zwischen den Halbzellen.
  • Oxidation (Elektronenabgabe) findet an einer Elektrode statt, Reduktion (Elektronenaufnahme) an der anderen.
  • Die freiwerdenden Elektronen fliessen durch die Salzbrücke und erzeugen Strom.
  • Die Stromstärke wird mit einem Spannungsmessgerät gemessen.

Standardpotential

  • Das Standardpotential gibt die Tendenz eines Elements an, Elektronen aufzunehmen oder abzugeben.
  • Höheres Standardpotential bedeutet edleres Element (tendenz Elektronen aufzunehmen).
  • Das Standardpotential wird relativ zu einer Wasserstoffhalbzelle (Standard-Halbzelle) gemessen.
  • Positive Werte bedeuten Elektronenaufnahme (Reduktion), negative Werte Elektronenabgabe (Oxidation).
  • In der Daniell-Zelle nimmt Kupfer Elektronen auf (Reduktion), Zink gibt Elektronen ab (Oxidation).

Reaktionsgleichung und Anode/Kathode

  • Oxidation findet an der Anode (Zink) statt, Reduktion an der Kathode (Kupfer).
  • Bei der Oxidation von Zink wird Zn2+ in die Lösung abgegeben und Elektronen freigesetzt.
  • Bei der Reduktion von Cu2+ an der Kupferelektrode entsteht elementares Kupfer.
  • Zink löst sich an der Anode auf, Kupfer sammelt sich an der Kathode an.

Nernstsche Gleichung

  • Die Nernstsche Gleichung zeigt, wie das Redoxpotential durch Konzentrationsänderungen beeinflusst wird.
  • Ändert sich die Konzentration der Elektrolytlösung, ändert sich auch das Redoxpotential.
  • Formel: E = E° - (RT/nF) * ln(c(Ox)/c(Red))
    • E°: Standardpotential
    • R: Gaskonstante
    • T: Temperatur
    • n: Anzahl der übertragenen Elektronen
    • F: Faraday-Konstante
    • c(Ox): Konzentration des oxidierenden Reaktanden
    • c(Red): Konzentration des reduzierenden Reaktanden

Arten von galvanischen Zellen

  • Primärelemente (Batterien): einmalige Verwendung, irreversible Reaktion.
  • Sekundärelemente (Akkus): wiederaufladbar, reversible Reaktion.
  • Tertiärelemente (Brennstoffzellen): kontinuierliche Versorgung mit Reaktanden, unbegrenzte Lebensdauer (theoretisch).

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