Galvanische Zellen

Eine elektrochemische Reaktion ist ein Prozess, bei dem Elektronen zwischen zwei Substanzen übertragen werden, wobei eine Elektronen verliert und die andere sie gewinnt. Wenn eine Substanz Elektronen verliert, sagen wir, dass sie oxidiert oder oxidiert wurde. Wenn es Elektronen gewinnt, sagen wir, dass es eine Reduktion erfahren hat oder reduziert wurde. Um Ihnen bei der Unterscheidung zwischen den beiden zu helfen, denken Sie an den Ausdruck "Bohrinsel", der für Oxidation bedeutet, zu verlieren, zu reduzieren, zu gewinnen. Einige elektrochemische Reaktionen laufen spontan ab, die wir in einer galvanischen Zelle untersuchen können.

Die galvanische Zelle besteht aus vier Hauptteilen. Zunächst gibt es zwei Metallelektroden, die jeweils in eine andere Elektrolytlösung getaucht sind. Die Lösungen bestehen aus den Ionen, die für die Halbreaktionen, entweder die Oxidations- oder die Reduktionsreaktion, benötigt werden, die an jeder Elektrode ablaufen. Die Lösungen sind durch eine Salzbrücke verbunden, die den Fluss von Ionen ermöglicht und die Ladungsneutralität der Lösungen aufrechterhält. Die Elektroden sind durch einen externen Stromkreis verbunden, den die Elektronen während der Reaktion durchlaufen.

Die Anode ist die Elektrode, die bei der Reaktion Elektronen abgibt oder oxidiert wird. Die Kathode ist die Elektrode, die Elektronen aufnimmt und reduziert wird. Um Ihnen bei der Unterscheidung zwischen diesen beiden Bezeichnungen zu helfen, denken Sie an den Ausdruck "rote Katze", da die Reduktion an der Kathode erfolgt.

Woher wissen wir also, welches Metall als Anode und welches als Kathode fungiert? Wir können das Standard-Elektrodenpotential des Metalls verwenden, das ein Maß für die Tendenz des Metalls ist, Elektronen zu verlieren. Ein negativeres Elektrodenpotential bedeutet, dass das Metall eine höhere Tendenz hat, Elektronen zu verlieren. Elektronen fließen immer von dem Metall mit dem niedrigeren Standardpotential zum Metall mit dem größeren Standardpotential.

In einer galvanischen Zelle fließen Elektronen von der Anode zur Kathode, so dass die Anode das Metall mit dem niedrigeren Standardpotential und die Kathode das Metall mit dem höheren Standardpotential ist. Während sich die Elektronen zwischen den beiden Elektroden bewegen, wird ein elektrisches Potential gemessen. Die Größe der erzeugten Spannung ist gleich dem Standardpotential der Kathode abzüglich des Standardpotentials der Anode.

Wenn also zwei Metalle mit ähnlichen Standardelektrodenpotentialen in der galvanischen Zelle verwendet werden, wie z. B. Blei und Zinn, ist die Größe der erzeugten Spannung gering. Wenn die Metalle unterschiedliche Standardpotentiale haben, wie Silber und Magnesium, ist die erzeugte Spannung hoch.

In diesem Labor konstruieren Sie eine galvanische Zelle mit zwei Metallelektroden und messen das Potential, das bei den Oxidations- und Reduktionsreaktionen entsteht. Anschließend identifizieren Sie unbekannte Metallelektroden anhand bekannter Standardpotentiale und bestimmen die Größe der erzeugten Spannung.