Elektrolyse von Sebastian Schierz

Der Rote Faden Faraday in Zahlen Faradayschen Gesetze Zersetzungs- und Überspannung 1

Faraday in Zahlen Namensgeber auch für die physikalische SI Einheit der elektrischen Kapazität Farad. F = Q/n Reduktion bzw. Oxidation einfach geladener Ionen (n=1) notwendige elektrische Ladung Q F = NA e Sie wird aus der Avogadro-Konstanten NA (6,02214129  · 1023 ) und der Elementarladung e (1,602176565  · 10-19 C) errechnet. 2

Faraday in Zahlen geboren am 22. September 1791 im Westen Londons als Sohn eines Schmiedes elementare Schulbildung mit anschließender Lehre zum Buchbinder 1813 Anstellung an der „Royal Institution of London“ als Humphry Davys Laborassistent Mitarbeit am wissenschaftlichen Hausjournal und Bekanntschaft mit verschiedenen Forschern 1821 Beförderung zum Hausverwalter der Royal Institution 1821 Entdeckung der elektromagnetischen Rotation 1823 Entdeckung der Verflüssigung von Gasen 1825 Direktor des Labors der Royal Institution 1832 Formulierung der Elektrolysegesetze 3

Die Faradayschen Gesetze der Elektolyse Werden zwei Elektroden, die an eine Spannungsquelle mit der Spannung U angeschlossen sind, in eine Zelle eingetaucht, in der sich eine Säure, Lauge, Salzlösung oder Salzschmelze befindet, so fließt ein elektrischer Strom I durch die Zelle. Solche Stoffe, die infolge chemischer Zersetzung (z. B. durch Disso-ziation in wässrigen Lösungen) Ionen bilden und den Strom leiten, heißen Elektrolyte, der gesamte Vor-gang heißt Elektrolyse. An der negativ geladenen Elektrode, der Kathode, wird grundsätzlich Wasserstoff oder das Metall aus dem Elektrolyten abgeschieden, an der positiv geladenen Elektrode, der Anode, das Hydroxid oder der jeweilige Säurerest. 4

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Zersetzungs- und Überspannung 9

Zersetzungsspannung 50 ml HCl ( c= 2 mol/L) befinden ich in einem Becherglas, in das die beiden Pt-Elektroden ragen (Abstand 2-3 cm). Am PC werden in WINMAS die Messreihenvorgaben eingegeben und eine x-y-Messung auf Tastendruck gestartet.  Danach wird die Gleichspannung(!) langsam (innerhalb 5 min) hochgeregelt (Intervall = 0,1V), je langsamer desto genauer. Nach jeder Änderung wird ca.  10 s gewartet, bis sich konstante Stromwerte eingestellt haben, dann wird auf Tastendruck gemessen und langsam weiter geregelt. Kathode: 2 H+ + 2 e- → H2      Potential (definitionsgemäss) E0=0  Anode:    2 Cl- → Cl2+ 2 e-     Potential E0= 1,35 V 10

Überspannung Die Überspannung berechnet sich aus dem Unterschied zwischen dem experimentell gefundenen Wert U=1,65 V und der Differenz der beiden Elektrodenredoxpotentiale: Ü = U - (EA + EK) 11

Überspannung in V 12

Überspannung Weniger Ladungsträger bei der Elektrolyse bewirken  eine konzentrationsabhängige "Überspannung". 13

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit 14

Bildquellen Folie 1: http://www.futtermittel-rath.de/shop/bilder/1_1383579872.jpg Folie 6: Diagramme in Excel erstellt Folie 14: http://www.fvfileserver.com/cnp/picdump254/07.jpg 8

Literaturangaben Michael Faraday: Experimental Researches in Electricity. Seventh Series. In: Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 124, Januar 1834, S. 77-122, doi:10.1098/rstl.1834.0008 http://www.multimediachemieunterricht.uni- erlangen.de/versuche/v77.shtml http://de.wikipedia.org/wiki/Faradaysche_Gesetze http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/1/pc/pc_07/ pc_07_04/pc_07_04_02.vlu/Page/vsc/de/ch/1/pc/pc_07/pc_07_0 4/pc_07_04_11.vscml.html 8