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Elektrochemie Prof. Manfred SUSSITZ. Redoxreaktionen Grundlage der Elektrochemie Cu 2+ + Zn ---> Cu + Zn 2+ Reduktion: Cu 2+ + 2 e - ---> Cu Oxidation:

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1 Elektrochemie Prof. Manfred SUSSITZ

2 Redoxreaktionen Grundlage der Elektrochemie Cu 2+ + Zn ---> Cu + Zn 2+ Reduktion: Cu e - ---> Cu Oxidation: Zn ---> Zn e - e-e-e-e- SO 4 2-

3 H + H + SO 4 2- Galvanische Elemente + Pol- Pol V Cu: positiver (+) Pol: edleres Metall Elektrolyt (Säuren, Laugen, Salzlösungen) 2 verschiedene Metalle H2H2 Zn: negativer (-) Pol: unedle(re)s Metall Cu Zn 2+ Zn e-e-e-e- e-e-e-e-

4 Daniell Element 1 Zn 2+ Cu 2+ SO 4 2- Zn: (-) Pol Cu: (+) Pol Halbelement 2 Halbelement 1 Spannungsreihe! Trennung: Semipermeable Membran Elektrolyt: ZnSO 4 bzw. CuSO 4

5 SO 4 2- Daniell Element 2 Halbelement 2: Zn ---> Zn e - = Oxidation Halbelement 2: Cu e - ---> Cu = Reduktion Halbelement 2 Halbelement 1

6 Daniell Element 3

7 Nernstsche Gleichung E° = Normal- bzw. Standardpotential in Volt V R = allg. Gaskonstante T = Temperatur in Kelvin K F = Faradaykonstante z = Zahl der beteiligten Elektronen cox = Standardkonzentration 1mol/l (oxidierten Form) cred = Standardkonzentration 1mol/l (reduzierten Form) Bestimmung des Redoxpotentials E:

8 Bleiakkumulator 1 (-) Pol: Blei (+) Pol: Bleidioxid Schwefelsäure: 20-30% Spannung: 2 Volt/ Zelle SO 4 2-

9 Bleiakkumulator 2 Red: PbO 2 + SO H + + 2e - ---> PbSO 4 + 2H 2 O Ox: Pb + SO > PbSO 4 + 2e - Konzentration von H 2 SO 4 : Ladezustand Umkehr der Reaktion(Laden): Von außen Spannung zuführen.

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11 Spannungsreihe Reduzierte Form 1 Oxidierte Form 1 Oxidierte Form 2 Reduzierte Form 2 Potential 1(stärkeres Reduktionsmittel) ist negativer als Potential 2 (stärkeres Oxidationsmittel)

12 Spannungsreihe 2 MetallPotential Fluor (F)+2,85V Gold (Au)+1,50V Platin (Pt)+0,87V Silber (Ag)+0,80V Kohlenstoff (C)+0,75V Kupfer (Cu)+0,35V Wasserstoff (H 2 )0V Blei (Pb)-0,13V Zinn (Sn)-0,14V Nickel (Ni)-0,25V Cadmium (Cd)-0,40V Eisen (Fe)-0,44 Chrom (Cr)-0,56V Zink (Zn)-0,76V Mangan (Mn)-1,05V Aluminium (Al)-1,66V Magnesium (Mg)-2,36V Lithium (Li)-3,02V Edle Metalle Unedle Metalle

13 Standartwasserstoffelektrode Nur Potentialunterschiede messbar Einführung eines Standartwertes Wirkt wie ein H2-Stab

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15 Erscheinungsbilder der Korrosion 1.Gleichmäßige Korrosion: Abblätternde Korrosionsschicht Festhaftende, dichthaftende Schicht 2.Lokalisierte Korrosion (Lochfraß): 2 unterschiedliche Metalle + Elektrolyt unedles Metall oxidiert

16 Elektrolyse von Wasser (Zusatz von Schwefelsäure) H+H+ OH - e - e - e - SO 4 2- H 2 O H + + OH - H 2 SO 4 2H + + SO 4 2- Kathode: 2H + + 2e - H 2 Anode: 4OH - - 4e - O 2 + 2H 2 O

17 Elektrolyse von Wasser (Zusatz von Natronlauge) H+H+ OH - e - e - e - Na + H 2 O H + + OH - NaOH Na + + OH -

18 Rostbildung

19 Lokalelemente


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