abiweb
online lernen

Die perfekte Abiturvorbereitung
in Chemie

Im Kurspaket Chemie erwarten Dich:
  • 42 Lernvideos
  • 208 Lerntexte
  • 747 interaktive Übungen
  • original Abituraufgaben
gratis testen

Elektrolyse (allgemein)

Donator-Akzeptor-Prinzip
Redox-Chemie / Redoxreaktionen: Elektrochemie

Eine Elektrolyse ist die Umkehrung der Vorgänge eines galvanischen Elements. Um einen freiwilligen Prozess umzukehren, muss dem System Energie in Form von Gleichstrom zugeführt werden. Eine Elektrolyse ist also eine durch elektrischen Strom erzwungene Redoxreaktion. Dabei sind Reduktion und Oxidation räumlich voneinander getrennt.

Merke

Merke: Elektrolyse ist eine durch elektrischen Strom erzwungene Redoxreaktion. Man setzt dabei elektrische Energie in chemische Energie um.

Wenn man ein galvanisches Element als Batterie betrachtet, dann ist die Elektrolyse das Aufladen der Batterie (Stichwort: Akku). Der allgemeine Aufbau einer Elektrolyse ähnelt dem Aufbau eines galvanischen Elements, jedoch gibt es feine Unterschiede.

Merke

Merke: Bei der Elektrolyse stellt die Anode den Pluspol dar und die Kathode den Minuspol (beim Galvanischen Element ist dies genau anders herum).Die Elektronen fließen aber immer noch von der Anode zur Kathode.

Elektrolysen werden u.a. zur Gewinnung von Metallen, z.B. aus Salzen, verwendet. Die Gewinnung von Wasserstoff (H2), Aluminium (Al), Chlor (Cl2) oder Natronlauge (NaOH) sind alles Elektrolysen.

In Abb. 28 ist der allgemeine Aufbau einer Elektrolyse dargestellt. Man hat zwei Elektroden, die in eine Elektrolyt-Lösung (Ionenlösung) eingetaucht sind. Die Spannungsquelle bewirkt einen Elektronenmangel in der mit dem Pluspol verbundenen Elektrode (Anode). Daher ist die Anode bei der Elektrolyse der Pluspol. In der Elektrode, die mit dem Minuspol der Spannungsquelle verbunden ist, entsteht ein Elektronenüberschuss (Kathode). Somit ist die Kathode in dem Fall der Minuspol. Die Lösung zwischen den Elektroden enthält gelöste Anionen (= negative Ionen) und Kationen (= positive Ionen). Die Kationen wandern zu dem Minuspol (Kathode) und nehmen dort Elektronen auf, d.h., sie werden reduziert. Die Anionen wandern zum Pluspol (Anode) und geben dort ihre Elektronen an die Elektrode ab, d.h., sie werden oxidiert. Die Anzahl an aufgenommenen Elektronen durch die Anode entspricht der Anzahl an abgegebenen Elektronen an der Kathode. Die Elektronen fließen wieder von der Anode zur Kathode. Die Spannung, die mindestens angelegt werden muss bei einer Elektrolyse mindestens angelegt werden muss, wird als Zersetzungsspannung (UZ) bezeichnet. Sie stellt die Differenz beider Abscheidungspotentiale dar.

image
Abbildung 28: Allgemeiner Aufbau einer Elektrolyse

Schauen wir uns die Elektrolyse einer Zinkiodid-Lösung (ZnI2) an.  Eine Elektrolyt-Lösung aus Zinkiodid enthält Zinkionen (Zn2+) und Iodidionen (2 I-). Die Elektroden, die verwendet werden, sind Graphit-Elektroden (inertes Material). Die Iodidionen wandern zur Anode und liefern dort ihre Elektronen ab, indem sie zu Iod (I2) oxidiert werden. Die Zinkionen wandern zur Kathode und werden dort zu elementarem Zink (Zn) reduziert. Der elektrische Strom wird hier durch Ionen getragen und kann nur fließen, wenn sich die Ionen bewegen. Die Elektrolytflüssigkeit bleibt die ganze Zeit elektrisch neutral, da immer so viele Elektronen aufgenommen werden, wie an der Anode abgegeben wurden.

image
Abbildung 29: Zinkiodid-Elektrolyse (ZnI2)

Bei einigen Elektrolysen benötigt man eine höhere Spannung als nach dem Elektrodenpotential berechnet. Die Differenz zwischen dem Abscheidungspotential und dem Elektrodenpotential nennt man Überpotential bzw. Überspannung. Hohe Überspannungen erhält man z.B. bei der Abscheidung von Gasen. Bei Metallen kann man die Überspannung so gut wie vernachlässigen. Die Höhe der Überspannung hängt vom Elektrodenmaterial, der Ionenkonzentration der Lösung und der Stromdichte ab.

Video: Elektrolyse (allgemein)

Elektrolyse ist eine durch elektrischen Strom erzwungene Redoxreaktion. Man setzt dabei elektrische Energie in chemische Energie um.
Lückentext
Vervollständigen Sie die Definition einer Elektrolysezelle:
Elektroyse:   Umkehrung des Elements, elektrolytische Prozess sind Reaktionen, bei denen eine Reaktion wird, beispielsweise durch das Anlegen einer .
0/0
Lösen

Hinweis:

Bitte füllen Sie alle Lücken im Text aus. Möglicherweise sind mehrere Lösungen für eine Lücke möglich. In diesem Fall tragen Sie bitte nur eine Lösung ein.

Vorstellung des Online-Kurses Anorganische ChemieAnorganische Chemie
Dieser Inhalt ist Bestandteil des Online-Kurses

Anorganische Chemie

abiweb - Abitur-Vorbereitung online (abiweb.de)
Diese Themen werden im Kurs behandelt:

[Bitte auf Kapitelüberschriften klicken, um Unterthemen anzuzeigen]

  • Stoffe und Stoffeigenschaften
    • Einleitung zu Stoffe und Stoffeigenschaften
    • Aggregatzustände
    • Gemische und Reinstoffe
    • Elemente und Atomaufbau
    • Periodensystem der Elemente (Aufbau)
      • Einleitung zu Periodensystem der Elemente (Aufbau)
      • Metalle und Nichtmetalle
    • Elektronegativität (EN)
    • Ionisierungsenergie (IE) und Elektronenaffinität (EA)
    • Chemisches Rechnen
  • Chemische Reaktionen
    • Einleitung zu Chemische Reaktionen
    • Chemisches Gleichgewicht und Kinetik
    • Beeinflussung des chemischen Gleichgewichts
    • Anwendungen des MWG in der chemischen Großindustrie
      • Einleitung zu Anwendungen des MWG in der chemischen Großindustrie
      • Haber-Bosch-Verfahren
      • Ostwald-Verfahren
      • Kontaktverfahren
  • Bindungsarten
    • Einleitung zu Bindungsarten
    • Lewis-Schreibweise
    • Starke Bindungen
      • Einleitung zu Starke Bindungen
      • Ionenbindung
      • Atombindung
      • Koordinative Bindung
      • Metallbindung
    • Schwache Bindungen
      • Einleitung zu Schwache Bindungen
      • Wasserstoffbrückenbindungen
      • Van-der-Waals-Bindungen
  • Fällungsreaktionen
    • Einleitung zu Fällungsreaktionen
  • Donator-Akzeptor-Prinzip
    • Einleitung zu Donator-Akzeptor-Prinzip
    • Säure-Base-Chemie
      • Einleitung zu Säure-Base-Chemie
      • Definition: Säuren und Basen
      • Protolyse von Säuren und Basen
        • Einleitung zu Protolyse von Säuren und Basen
        • Protolyse einer Säure
        • Protolyse einer Base
      • Konjugierte Säure-Base-Paare
      • Mehrprotonige Säuren
      • Ampholyte
      • Autoprotolyse des Wassers
      • Ionenprodukt des Wassers
      • pH-Wert
      • Neutralisation
      • Säure- & Basenstärke
      • Starke Säuren und Basen
      • Puffer
      • Indikatoren
      • Säure-Base-Titration
    • Redox-Chemie
      • Einleitung zu Redox-Chemie
      • Oxidation und Reduktion
      • Oxidationszahlen/ Oxidationsstufen
      • Aufstellen von Redoxgleichungen
      • Dis- und Komproportionierung
      • Redoxreaktionen: Elektrochemie
        • Einleitung zu Redoxreaktionen: Elektrochemie
        • DANIELL-Element/ galvanische Zelle
        • Elektrochemische Spannungsreihe
        • Konzentrationsabhängigkeit der Elektrodenpotentiale
        • Nernst-Gleichung
        • Korrosion
        • Elektrolyse (allgemein)
          • Einleitung zu Elektrolyse (allgemein)
          • Technisch interessante Elektrolysen
            • Einleitung zu Technisch interessante Elektrolysen
            • Chloralkali-Elektrolyse
            • Kupfer-Raffination
            • Wasserstoffgewinnung/Wasserelektrolyse
  • Komplexe
    • Einleitung zu Komplexe
    • Zähnigkeit der Liganden
    • Nomenklatur-Regeln
      • Einleitung zu Nomenklatur-Regeln
      • Anwendung der Nomenklatur-Regeln
  • Donator-Akzeptor
    • Einleitung zu Donator-Akzeptor
    • Redox-Reaktionen-Konzept
      • Einleitung zu Redox-Reaktionen-Konzept
      • Oxidations-Reduktionsmittel und Oxidationszahlen
      • Galvanisches Element und Nernstgleichung
      • Elektrolyse
      • Energiequellen der Elektrochemie
      • Technische Elektrolysen
    • Säure-Base-Konzept
      • Einleitung zu Säure-Base-Konzept
      • Herleitung der Parameter - Massenwirkungsgesetz
      • Stärke von Säuren und Basen
      • pH-Konzept
      • Puffersysteme
      • Titrationsverfahren
  • Vergleich: Protolyse und Elektrolyse (Akzeptor-Donator-Konzept)
    • Einleitung zu Vergleich: Protolyse und Elektrolyse (Akzeptor-Donator-Konzept)
  • 78
  • 15
  • 224
  • 132

Unsere Nutzer sagen:

  • Miriam

    Miriam

    "Ich finde abiweb.de sehr hilfreich und die Themen sehr gut erklärt!! Vielen Dank!!"
  • Jens

    Jens

    "Endlich habe ich es verstanden :) Ich schreibe morgen meine Klausur und denke, dass ich es nun kann :)"
  • Michaela

    Michaela

    "Vielen Dank:) Wäre schön wenn sich meine Lehrerin so viel Zeit für alles nehmen könnte."

NEU! Sichere dir jetzt die perfekte Prüfungsvorbereitung und spare 20% bei deiner Kursbuchung!

20% Coupon: abitur20

Zu den Online-Kursen