Ziel des Versuchs: In diesem Versuch wird eine galvanische Zelle mit Alltagsmetalle aufgebaut und die Spannung wird gemessen.
| Thema: Batterien und Akkus III | Tags: Spannung, Alltagsmetalle, galvanische Zelle | Klassenstufen: 11-12 | Versuchsart: SV |
Materialien
2 Bechergläser (50 mL), Kabel mit Krokodilklemmen, Multimeter, Leichtlaufmotor, Filterpapier
Chemikalien
Natriumchlorid-Lösung (1 M), Metallgegenstände (Teelichthülle, Kupferblech, Metallanspitzer)
Durchführung
Die zwei Bechergläser werden mit etwa 30 mL Natriumchlorid-Lösung gefüllt. Nun werden die Bechergläser mit einer Salzbrücke verbunden. Zwei der einzelnen Gegenstände werden in Krokodilklemmen gespannt und leitend verbunden. Anschließend werden sie in die Lösung getaucht und die Spannung gemessen. Hierbei ist zu beachten, dass die Krokodilklemmen nicht mit der Natriumchlorid-Lösung in Berührung kommen.
Beobachtung
Für die unterschiedlichen Metalle wurden verschiedene Spannungen gemessen (siehe Tabelle 1).
Tabelle 1: Gemessene Spannung der verschiedenen Halbzellen zueinander.
| Elektronenabgebende Halbzelle | Elektronenaufnehmende Halbzelle | Spannung in V |
|---|---|---|
| Magnesiumblock des Metallanspitzers /NaCl(aq) | Kupferblech/NaCl(aq) | 1,130 |
| Magnesiumblock des Metallanspitzers /NaCl(aq) | Stahlklinge des Metallanspitzers /NaCl(aq) | 0,935 |
| Stahlklinge des Metallanspitzers /NaCl(aq) | Kupferblech/NaCl(aq) | 1,011 |
Deutung
Es kann festgestellt werden, dass manche Alltagsmetalle bevorzugt Elektronen aufnehmen beziehungsweise abgeben. Dabei wird chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Hierbei führt die Kombination unterschiedlicher Halbzellen zu verschiedenen Werten der Spannung.
Für die elektronenabgebenden Halbzellen gilt folgenden Oxidation.
Mg → Mg2+ + 2e-
Al → Al3+ + 3e-
Für die elektronenaufnehmende Halbzelle gilt, dass die edlen Metalle lediglich als Ableitelektrode dienen und der Sauerstoff reduziert wird.
O2 + 2H2O + 4e- → 4 OH-
Die Gesamtgleichungen lauten:
2Mg + O2 + 2H2O → 2Mg2+ + 4OH-
4Al + 3O2 + 6H2O → 4Al3+ + 12OH-
Entsorgung
Die Flüssigkeit muss in den Schwermetall-Abfallbehälter überführt werden.
Literatur
http://www.chemiedidaktik.uni-jena.de/chedidmedia/Federtasche.pdf (Zuletzt abgerufen am 22.08.2014 um 00:07 Uhr).A. Witt, A. Flint, http://www.didaktik.chemie.uni-rostock.de/fileadmin/ MathNat_Chemie_Didaktik/Downloads/Elektrochemie2.pdfeine, 2013 (Zuletzt abgerufen am 22.08.2014 um 00:10 Uhr).
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