Energiequellen der Elektrochemie

Donator-Akzeptor / Redox-Reaktionen-Konzept

Terminankündigung:
Am 30.03.2023 (ab 16:00 Uhr) findet unser nächstes Webinar statt.
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Brennstoffzelle

= Galvanische Zelle, die die Redoxenergie eines kontinuierlich zugeführten Brennstoffes und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie transformiert.
Beispiel: Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle
Energiewandler, Energie zur Strombildung wird chemisch gebunden mit der Brennstoffzelle geliefert
typischer Aufbau mit zwei Elektroden und einer dünnen Membran

Prinzip:

Brennstoff: Wasserstoff
Wasserstoff wird an der Anode katalytisch oxidiert, Elektronenabgabe + Bildung von Protonen
Elektronen wandern über Ionen-Austausch-Membran zur Kammer des Sauerstoffes, dem Oxidationsmittel
Elektronen werden teilweise zu einem Verbaucher abgeleitet und genutzt, danach zur Kathode werden vom Sauerstoff aufgenommen und zu Wasser reduziert.
Stromzufuhr führt zur Umkehrung und damit zur Wiedererzeugung der galvanischen Zelle

Batterien

= galvanisches Element, Primärzelle
gering bis gar nicht wieder aufladbar, umkehrbar
= Primärzellen, die nach Entladung nicht wieder aufgeladen werden können
Ursache: Elektrolytlösung voll erschöpft nach einer Zeit, Metall nahezu vollständig aufgelöst
Normaler Aufbau einer galvanischen Zellen, Elektrolytlösung = Gel, keine flüssigen mehr
Benennung nach eingesetzen Materialien, Elektroden

Beispiele:

Alkali-Mangan-Batterie: 1,5 V pro Zelle
Nickel-Oxyhydroxid-Batterie: 1,5 V
Lithium-Eisensulfid-Batterie: 1,5 V

Batterien in einem elektrischen Gerät

Akkumulatoren

= Zellen, die nach Entladung, wieder aufgeladen werden können, durch Zufuhr von elektrischem Strom (Elektronen)
Elektrische Stromzufuhr bewirkt eine Umkehrung der vorherigen Redoxreaktion und damit eine Wiederherstellung des alten Zustandes -> Galvanische Zelle kann erneut ablaufen -> Lieferung von Strom.
reversibles Galvanisches Element
Akkumulator für eine Digitalkamera

Beispiele:

Nickel-Cadmium-Akku
Blei-Akku

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Anorganische Chemie

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Diese Themen werden im Kurs behandelt:

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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
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  - Einleitung zu Redox-Reaktionen-Konzept
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  - Galvanisches Element und Nernstgleichung
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  - Energiequellen der Elektrochemie
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  - Herleitung der Parameter - Massenwirkungsgesetz
  - Stärke von Säuren und Basen
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Vergleich: Protolyse und Elektrolyse (Akzeptor-Donator-Konzept)
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