Redoxreaktionen: Elektrochemie
Die Elektrochemie beruht auf technisch angewandten Redoxprozessen. Dabei werden oft Redoxprozesse verwendet, die vollkommen freiwillig ablaufen. Freiwillig bedeutet in diesem Fall ohne Zufuhr von Energie, z.B. in Form von Strom. Andere technisch genutzte Redoxvorgänge benötigen Strom, um ablaufen zu können, z.B. eine Elektrolyse.
Bevor wir tiefer in die technische Anwendung einsteigen, schauen wir uns ein paar Beispiele für freiwillig ablaufende Redoxprozesse an. Das bekannteste Beispiel ist das Rosten von Eisen (siehe Abb. 15), das später ausführlich behandelt wird.
Einer der beliebtesten Versuche in der Schule ist der Eisennagel in einer Kupfersulfat-Lösung (CuSO4) (siehe dazu Abb. 16).
Eine wässrige Kupfersulfat-Lösung (Cu2+, SO42-) hat eine durchsichtig blaue Farbe. Stellt man einen handelsüblichen Eisennagel (Fe) in diese Lösung, beobachtet man, dass die Farbe der Lösung nach einiger Zeit blasser wird und dass sich auf dem Eisennagel ein rotbrauner Belag bildet. Das Faszinierende daran ist, dass man nichts weiter tun muss, außer zu beobachten. Der ganze Prozess läuft vollkommen freiwillig ab. Das Verblassen der Lösung ist darauf zurückzuführen, dass die farbgebenden Kupferionen (Cu2+) in der Lösung weniger werden, weil sie sich als elementares Kupfer (Cu) auf dem Eisennagel absetzten (siehe dazu Abb. 17).
Der einzige Lieferant der Elektronen kann nur der Eisennagel sein. Somit muss eine Oxidation von Eisenatomen aus dem Nagel zu Eisenionen (Fe2+) stattfinden, die in die Lösung diffundieren (siehe dazu Abb. 18). Einerseits liefert dieser Oxidationsschritt die Elektronen für die Reduktion von Kupferionen und andererseits bewirkt er, dass sich die Lösung durch das Verschwinden der positiv geladenen Kupferionen nicht negativ auflädt. Die noch darin gelösten Sulfationen tragen nämlich zwei negative Ladungen (SO42-), die durch die Eisenionen (Fe2+) aufgehoben werden.
Der Versuch in Abb. 16 lässt ganz klar den Elektronenfluss durch das Verblassen der Lösung erkennen und durch die rotbraune Schicht auf dem Eisennagel erkennen. Ein anderer Reaktionsaufbau ermöglicht, den Elektronenfluss in Form von Strom nachzuweisen. Dieser Reaktionsaufbau wird als DANIELL-ELEMENT bezeichnet und stellt eine galvanische Zelle dar, somit eine Batterie.
Weitere interessante Inhalte zum Thema
-
Entropie und der zweite Hauptsatz der Thermodynamik
Vielleicht ist für Sie auch das Thema Entropie und der zweite Hauptsatz der Thermodynamik (Chemische Thermodynamik) aus unserem Online-Kurs Physikalische Chemie interessant.
-
Beispiele für Enzymreaktionen - Urease
Vielleicht ist für Sie auch das Thema Beispiele für Enzymreaktionen - Urease (Prozesse zur ATP-Gewinnung) aus unserem Online-Kurs Stoffwechsel interessant.
zum Kurs 
