Galvanische Zelle: Typischer Aufbau - Ruhr

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Galvanische Zelle: Typischer Aufbau
Zwei, durch eine Membran getrennte Kammern mit unterschiedlichen MetallsalzLösungen (Elektrolyt).
Je ein Körper des entsprechenden Metalls, der in die Lösung eingetaucht ist und
möglichst viel Oberfläche bietet.
Die Membran verhindert eine Durchmischung der Salzlösungen, ist aber für
geladene Teilchen durchlässig, wenn ein Ladungsungleichgewicht zwischen den
Lösungen entsteht und sich ausgleichen soll.
Man nennt die in die Halbkammern eingetauchten Körper Elektroden.
Der Effekt, der die Spannung entstehen lässt
Metallatome zerteilen sich an den Grenzflächen in positive Metall-Ionen, die in Lösung
gehen, und Elektronen, die im Metall bleiben.
Der Zerteilungsprozess in Elektronen/Metall-Ionen-Paare wird von einem
Rekombinationsprozess der Paare zu Atomen begleitet. Beide streben einem
(elektrochemischen) Gleichgewichtszustand zu, in dem sich Zerteilung und
Rekombination gerade gegenseitig aufheben.
Wenn dieser Gleichgewichtszustand erreicht ist, gibt es eine stabile Anzahl von
Elektronen/Metall-Ionen-Paaren, die an der Grenzfläche gesammelt sind.
Da sie stabil getrennt sind, erzeugen sie eine Spannung (elektrochemisches Potential.)
Die genaue Spannung
Das elektrochemische Potential, das sich zwischen dem Metall und dem Elektrolyt bildet,
hängt von der Auswahl des Metalls ab.
Bei Zink ergeben sich wesentlich mehr Elektronen/Metall-Ionen-Paare als bei Kupfer, also
ist die negative Ladung auf der Zink-Elektrode wesentlich größer als die auf der KupferElektrode.
Die Differenz ist der wirksame Überschuss der negativen Ladungen auf der ZinkElektrode gegenüber denen auf der Kupfer-Elektrode.
Die Zink-Elektrode ist der negative Pol, die Kupfer-Elektrode ist der positive Pol. Die
erzeugte Spannung ist 1,1 Volt. Man nennt sie eingeprägte Spannung oder LeerlaufSpannung.
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Der Stromfluss
Überbrückt man die Pole durch einen galvanischen Leiter, dann ergibt sich durch die
eingeprägte Spannung ein Strom von Elektronen vom negativen zum positiven Pol.
Quelle: http://www.chempage.de/theorie/galvanischezelle.htm
Dort wird auch eine animierte Darstellung des Stromflusses im Belastungsfall angeboten.
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