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Elektrolyse

Donator-Akzeptor
Redox-Reaktionen-Konzept

Elektrolysezelle

Elektroyse:   Umkehrung des galvanischen Elements, elektrolytische Prozess sind Reaktionen, bei denen eine Reaktion erzwungen wird, beispielsweise durch das Anlegen einer Spannung.

image
Aufbau einer Elektrolyse-Zelle

•       Aufbau: Zwei Elektroden in einer leitfähigen Flüssigkeit, einem Elektrolyt

•       Elektroden: Graphit, Platin, Palladium

•       Umkehrung des galvanischen Elements = erzwungene Redoxreaktion

•       Äußere Stromquelle wird angelegt, OPA = Oxidation, Pluspol, Anode

Prinzip

Die Spannungsquelle bewirkt

  • einen Elektronenmangel in der mit dem Pluspol (Anode) verbundenen Elektrode
  • einen Elektronenüberschuss in der anderen, mit dem Minuspol (Kathode) verbundenen Elektrode.
  • Die Lösung zwischen der Kathode und Anode enthält als Elektrolyte positiv und negativ geladene Ionen.
  • Positiv geladene Ionen (Kationen) nehmen an der Kathode Elektronen auf und werden dadurch reduziert. = Reduktion
  • An der Anode läuft der entgegengesetzte Prozess ab, die Abgabe von Elektronen in die Elektrode, wobei Stoffe, z.B. Anionen, oxidiert werden = Oxidation.
  • Die Menge der an der Anode übertragenen Elektronen ist gleich der an der Kathode übertragenen.

Video: Elektrolyse

Aufbau eine Elektrolysezelle, Umkehrung des galvanischen Elements, Merksätze

Zersetzungsspannung

= Spannung, die mindestens angelegt werden muss, um eine Elektrolyse zu aktivieren. ZS + Spannungsbetrag (Elektrode, T, I) = Überspannung

Überspannung

Spannung, die zusätzlich zur Zersetzungsspannung aufgebracht werden muss, sodass eine Elektrolyse stattfindet. Sowohl an der Kathode als auch an der Anode können Überspannungen auftreten und somit die benötigte Spannung erhöhen.Die Überspannungen sind bei Gasbildungen (z.B. Wasserstoff- und Sauerstoffbildung) mitunter beträchtlich. Die aufgebrachte Überspannungsenergie geht als Wärme verloren, trägt also nicht zum Stoffumsatz bei. Je nach Metallart und Oberflächenbeschaffenheit der Elektroden, Stromstärke und Temperatur beeinflusst ebenfalls die Überspannung.

  • eine wachsende Stromstärke erhöht leicht die Überspannung

  • eine Temperaturerhöhung senkt dagegen die Überspannung

Elektrodengleichgewichte

  • Lösungsvorgang = Lösungstension: Affinität sich zu lösen

  • Abscheidungsvorgang = Abscheidungstension: Affinität, sich an der Elektrode abzuscheiden

  • Je negativer das Redoxpotential, desto größer das Lösungsbestreben, als oxidierte Form vorzuliegen.

  • Je positiver das Redoxpotential, desto größer das Abscheidungsbestreben

  • homogene (einphasig), z.B. Gasraum

  • heterogene (mehrphasig), z.B. Daniell-Element

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 .
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Anorganische Chemie

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  • 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
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