Thema: Erweiterter Redoxbegriff | Tags: Erweiterter Redoxbegriff, Batterie | Klassenstufen: 7-8 | Versuchsart: SV |
2 Bechergläser (250 mL), Zinkelektrode, Kupferelektrode, Multimeter, Kabelverbindungen, Filterpapierstreifen
Zinksulfat-Heptahydrat, Kupfersulfat-Pentahydrat, Kaliumnitrat, Wasser
Gefahrstoff | H-Sätze | P-Sätze | GHS |
---|---|---|---|
Zinksulfat-7-H2O | H302-H318-H410 | -- | |
Kupfer(II)-sulfat-5-H2O | H302-H319-H315-H410 | P280-P273-P302+P352-P305+P351+P338-P309+P311 | |
Kaliumnitrat | H272 | P220 | |
Kupfer | -- | -- | |
Zink gekörnt | H260-H250-H410 | -- |
Es werden 0,1 M Kupfersulfat- und Zinksulfat-Lösungen zu je 100 mL angesetzt. In einer 1 M Kaliumnitrat-Lösung wird ein Filterpapierstreifen getränkt, welcher im Folgenden als Salzbrücke dient. Der weitere Aufbau entspricht der untenstehenden
Nach Einstellen des Gleichstroms wird am Multimeter eine Spannung von 1,097 V gemessen.
Die Salzbrücke generiert den Ionen- und Elektronenfluss zwischen den beiden Halbzellen. Ohne sie wäre der Stromkreis nicht geschlossen und es wäre keine Potentialdifferenz messbar.
Es verläuft eine Redoxreaktion, wobei die Zinkelektrode als Reduktionsmittel dient und folglich oxidiert wird. Als Oxidationsmittel fungiert in diesem Fall die Kupfersulfat-Lösung, wobei die Kupferionen reduziert werden.
Reduktion: Cu2+ + 2e− → Cu
Oxidation: Zn → Zn2+ + 2e−
Gesamtgleichung: Cu2+(aq) + Zn(s) → Zn2+(aq) + Cu(s)
Die Lösungen werden im Schwermetallbehälter entsorgt.
Alternativ können andere Halbzellen verwendet werden, damit eine Verallgemeinerung vorgenommen werden kann.
Da der Themenblock Elektrochemie erst in der Oberstufe vorgesehen ist, sollten didaktische Reduktionen in Hinblick auf das Galvanische Element allgemein vorgenommen werden. Zum einen muss nicht tiefgehender thematisiert werden, dass der Versuch das Funktionsprinzip einer Batterie darstellt, zum anderen sollten Plus- und Minuspol in Form der Elektroden (also Beschreibung als Anode und Kathode) unberücksichtigt bleiben und vielmehr der Blick auf die redoxchemischen Vorgänge gelegt werden.[4] Uni Göttingen, Praktikumsskript zum Anorganisch-Chemischen Praktikum für Lehramtskandidaten, 2013, S. 72.
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