In den beiden Lösungen und im Diaphragma wird Strom durch Wandern der Ionen geleitet. Die Kationen wandern in Richtung Kathode, die Anionen in Richtung Anode. An der Kupferelektrode, also der Kathode, wird der Strom von den Kupfer(II)-Kationen durch Reduktion, also Aufnahme von Elektronen an den Elektronenleiter, die Kupferelektrode übertragen. Dabei setzt sich das entstandene metallische Kupfer an der Elektrode ab: Cu2+(aq) + 2 e− ⇌ Cu(s).
Durch die Reduktion werden an der Kathode Elektronen verbraucht. Die Kathode ist im galvanischen Element der Plus-Pol.
In der Halbzelle der Anode werden Kationen gebildet, während in der Halbzelle der Kathode Kationen verbraucht werden. Die Ladungen werden durch die Wanderung der Sulfat- und Zink- Ionen durch das Diaphragma ausgeglichen. Die Zinksulfatkonzentration steigt und die Kupfersulfatkonzentration sinkt.
Die Elektrodenreaktionen erzeugen den Strom. Sie können als spontane Redoxreaktion zwischen den Redoxpaaren Cu/Cu2+ und Zn/Zn2+ gedeutet werden.
Das galvanische Element liefert so lange Strom bis entweder
- die Zn-Elektrode aufgebraucht ist, oder
- die Cu2+-Ionen größtenteils verbraucht sind.
Aufgabe
Geben Sie an welche Reaktionen an der Anode und an der Kathode im Daniellelement ablaufen. Geben sie Oxidation, Reduktion, Plus- und Minus-Pol an. Formulieren Sie die Redoxgleichung.
10.1.4 Inerte und nicht inerte Elektroden
(Seite 106 sorgfältig lesen)
10.1.5 Kurzschreibweise galvanischer Zellen
Um galvanische Zellen zu beschreiben, wird eine symbolische Kurzschreibweise oder Zelldiagramm verwendet. Hierbei werden die einzelnen Phasen als Formeln der Stoffe aneinandergereiht in einer bestimmten Reihenfolge aufgelistet.
Links steht die Anode und rechts die Kathode.
Die einzelnen Phasen und ihr Aggregatzustand werden in der Reihenfolge ihres Auftretens von der Anode zur Kathode durch senkrechte Striche getrennt als Formel aufgeführt. Senkrechte Striche symbolisieren die Grenze zwischen zwei Phasen. Stoffe in derselben Phase werden durch Kommas getrennt.
Diaphragmen werden durch einen senkrechten Doppelstrich dargestellt.
Für Lösungen sollte der Elektrolyt mit seiner Konzentration, soweit festgelegt, in Klammern mit dem Aggregatzustand angegeben werden.
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