Ziel des Versuchs: In diesem Versuch können sich die SuS ihre eigene Volta"sche Säule bauen.
| Thema: Batterien und Akkus | Tags: Volta"sche Säule | Klassenstufen: 11-12 | Versuchsart: SV |
Materialien
5-Cent-Münzen, Filterpapier, Becherglas, Aluminiumfolie, Bindfaden
Chemikalien
Haushaltsessig
| Gefahrstoff | H-Sätze | P-Sätze | GHS |
|---|---|---|---|
| Essigsäure 0,1 M | H319-H315 | P280-P302+P352-P305+P351+P338 |  |
| Aluminium Band | H261-H250 | -- |  |
Durchführung
Aus der Aluminiumfolie und dem Filterpapier werden jeweils so viele Kreise ausgeschnitten wie Münzen vorhanden sind. Die Kreise aus Filterpapier sollten etwas größer sein als die 5-Cent-Stücke. Die Filterpapiere werden vor dem Benutzen mit Essig benetzt. Dann wird gestapelt: immer Münze/Filterpapier/Alufolie. Der ganze Stapel wird mit einer Klemme fixiert und etwas zusammengepresst. Zur weiteren Stabilisierung kann ein Bindfaden eng um die Säule gebunden werden. Zum Vergleich kann die Spannung je einer Säule mit einem, drei und fünf Elementen gemessen und verglichen werden. Die Spannung wird zwischen der ersten Münze und der letzten Alufolie gemessen.
Beobachtung
Nach dem Aufbau der ersten Schicht wird eine Spannung von etwa 0,4 V gemessen. Die Spannung nimmt mit jeder weiteren Schicht zu. Bei 11 Sichten kann man ungefähr 2 V messen.
Deutung
Es findet eine Redoxreaktion statt:
| Oxidation: | Al → Al3+ + 3 e- |
| Reduktion: | Cu2+ + 2 e- → Cu |
| Gesamtgleichung: | 2 Al + 3 Cu2+ → 2 Al3+ + 2 Cu |
Bei Voltasäulen handelt es sich um Energiequellen, die aus mehreren, in Reihe geschalteten Galvanischen Elementen bestehen. Die Spannung der Säule ergibt sich demnach aus der Summe der Spannung aller Zellen.
Entsorgung
Die Entsorgung erfolgt über den Feststoffabfall. Die Münzen können gereinigt und aufbewahrt werden.
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse: Die Volta'sche Säule ist eine der ersten Batterien bzw. Stromquellen, die je erfunden worden sind. Die Thematisierung bietet sich also zu Beginn einer Einheit über Batterien und Akkus an. Als Erweiterung kann dann auf das Leclanché-Element eingegangen werden.
Literatur
Institut für Didaktik der Chemie, http://pse-explorer.chemiedidaktik-frankfurt.de/Experimente/PSE_Aluminium%20-%20Voltasche%20Saeule.pdf (zuletzt aufgerufen am 02.08.16 um 15:03Uhr)
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