Volat|Daniel -Element

Wissenschaft Chemie
#1

Liebe/-r Experte/-in,

Guten Abend , ich hätte eine Fragein Bezug auf das Daniel /Volta Element:

Beim Daniell Element taucht man eine Zn und Cu - Platte in eine Sulfatlösung. Nun reagiert das stärkste Oxidationsmittel mit dem stärksten Reduktionsmittel d.h Zn wird reduziert und Cu oxidiert.

Soweit verstanden. Jedoch beim Volta Element taucht man eine Zn und Cu-Platte in eine saure Lösung.Nun reagiert Zn als Oxidation aber Cu ist doch das stärkere Oxidationsmittel als H30 + . Warum reduziert sich denn H30 + und nicht Cu???

Könnten Sie mir bitte witerhelfen. Es würde mich sehr freuen.

Vielen Dank!

Aurelio Frei

#2

Hallo,

Beim Daniell Element taucht man eine Zn und Cu - Platte in
eine Sulfatlösung. Nun reagiert das stärkste Oxidationsmittel
mit dem stärksten Reduktionsmittel d.h Zn wird reduziert und
Cu oxidiert.

Soweit verstanden. Jedoch beim Volta Element taucht man eine
Zn und Cu-Platte in eine saure Lösung.Nun reagiert Zn als
Oxidation aber Cu ist doch das stärkere Oxidationsmittel als
H30 + . Warum reduziert sich denn H30 + und nicht Cu???

Könnten Sie mir bitte witerhelfen. Es würde mich sehr freuen.

Mir scheint, daß das etwas mit dem Phänomen der Überspannung zu tun hat. Der pH-Wert ist in der Sulfatlösung deutlich höher als in der sauren Lösung.

Meine Redoxchemie ist schon etwas her. Daher ist das „nur“ eine Vermutung. Ich hoffe, es hilft trotzdem weiter.

Viele Grüße

Robin Haunschild

#3

Hallo Aurelio,

die Antwort ist relativ einfach: Standardpotentiale oder Redoxpotentiale werden durch den pH-Wert und der Konzentration der Ionen maßgeblich beeinflusst. Durch die säure Lösung liegt das Standardpotential von Kupfer höher als das der H+Ionen und wird deshalb nicht mehr zuerst reduziert.

Vielleicht schaust du dir mal die folgende Gleichung an: http://de.wikipedia.org/wiki/Nernst-Gleichung

Mit freundlichen Grüßen,
D. Remme

#4

Hallo Aurelio,

also das Danielelement ist eine Anordnung aus zwei galvanischen Halbzellen. Eine Seite ist ein Zinkstab, der in Zinksulfatlösung taucht, die zweite ein Kupferstab, der in eine Kupfer-II-sulfatlösung taucht.
Die beiden Metalle sind über einen Leiter verbunden über den eine Spannung anliegt. Diese kommt daher, das Zink sich in Lösung begibt. Dabei bleiben Elektronen übrig, die den Zinkstab negativ polarisieren. Diese Reaktion ist die Oxidation und Zink damit die Anode.
Bei Kupfer ist es umgekehrt, da sich Kupfer (2+)-Ionen mit den Elektronen des Zinks zu elementarem Kupfer reduziert wird. Der Kupferdraht veramt an Elektronen und wird positiv (Reduktion --> Kathode).
Die beiden Halbzellen sind für die Komplettierung des Stromflußes mit einer Salzbrücke zum langsamen Austausch von Ladungsträgern verbunden.

Beim Voltaelement ist es ähnlich. Eine Zinkplatte eine Kupferplatte als Elektrolyt diesmal eine Säure. Das Zink geht wiederum in Lösung (Oxidation --> Anode). Das Kupfer ist die Kathode an der aber hier H+ (Säure)reduziert werden.
Warum wird hier eigentlich sehr gut beschrieben:
http://www.chemieunterricht.de/dc2/katalyse/k-lokal.htm

Beste Grüße!

#5

Beim Daniell Element taucht man eine Zn und Cu - Platte in
eine Sulfatlösung. Nun reagiert das stärkste Oxidationsmittel
mit dem stärksten Reduktionsmittel d.h Zn wird reduziert und
Cu oxidiert.

Das ist nicht ganz richtig Zink gibt seine Elektronen lieber ab als Kupfer man sagt auch Kupfer ist edler als Zink. Taucht man also ein Stück Zink in eine Kupfersulfat Lösung, dann gibt das Zink seine Elektronen an die Kupferionen in der Lösung ab und geht selbst als Zn2+ in Lösung. Die Elektronenabgabe nennt man Oxidation also wird das Zn oxidiert, dementsprechend wird Cu reduziert.

Soweit verstanden. Jedoch beim Volta Element taucht man eine
Zn und Cu-Platte in eine saure Lösung.Nun reagiert Zn als
Oxidation aber Cu ist doch das stärkere Oxidationsmittel als
H30 + . Warum reduziert sich denn H30 + und nicht Cu???

Hier gibt wieder das Zn seine Elektronen ab und geht als Zn2+ in Lösung. Da in der Lösung aber keine Kupferionen sind die die Elektronen gebrauchen können bleiben nur die Wasserstoffionen H+ die die Elektronen aufnehmen (reduziert werden).

Regeln:

Elektronenaufname = Reduktion (die Oxidationszahl wird erniedrigt) bzw reduziert werden
Elektronenabnahme = Oxidation bzw wird oxidiert

Das edlere Element nimmt die Elektronen auf das unedlere ab.
Gruß
Thomas

#6

Nabend,

Im ersten Fall gibt es eine Potentialdifferenz zwischen den beiden Metallen. Als Elektrolyt dienen die Sulfate der beiden, also kann man eine einzige Potentialdifferenz voraussetzen. Zn geht in Lösung -> Zn^2+ und Kupferionen werden zum Metall REDUZIERT.

In der Volta Säule/Zelle muss man jetzt zwei Potentialdifferenzen betrachten. H+ - Cu und H+ - Zn.
Der Wasserstoff kann nicht - wie die Cu^2+ Ionen zu Kupfer reduziert werden und mit der Kupfer-Elektrode „verschmelzen“, also bildet sich stattdessen Wasserstoff an der Metalloberfläche (Grenzfläche für den Elektronenaustausch)… und zwar da wo die größere Potentialdifferenz auftritt, am Zink.

Die Elektronen fließen in beiden Fällen vom Zn zum Cu. Bei Daniell durch Zn -> Zn2+ + 2e- und 2e- + Cu2+ -> Cu,
Bei Volta durch Zn -> Zn2+ und 2 H+ + 2e- -> H2

#7

Hallo Aurelio,
beim Daniell Element löst sich die Zinkelektrode auf, das heißt es werden Zn²⁺-Ionen freigesetzt. Zink wird also oxidiert, nicht reduziert. Die Elektronen, die übrig bleiben wandern durch einen Leiter zur Kupferelektrode und werden dort von in der Lösung befindenden Cu²⁺-Ionen aufgenommen. Es scheidet sich Kupfer ab. Die Kupferionen werden also reduziert.
Bei Batterien (=galvanische Zelle) und Elektrolysezellen nennt man den Teil, an dem die Oxidation stattfindet IMMER Anode, den Teil, an dem die Reduktion stattfindet IMMER Kathode. Reduktion und Oxidation sind bei der Elektrolyse aber genau umgekehrt. Man kann sich das gut merken, wenn man sich merkt, dass Oxidation und Anode mit einem Vokal anfangen, Reduktion und Kathode mit einem Konsonanten. Ich weiß, das hast du nicht gefragt, aber meistens ist es bei dem Thema gut, wenn man das weiß.

Bei der Voltaschen Säule passiert prinzipiell genau das selbe, nur dass man hier eine Reihenschaltung hat. Nimmt man eine saure Lösung anstatt Kupfersulfat, gibt es kein (bzw. kaum) Kupferionen, die reduziert werden könnten. Das Nächstbeste sind hier dann die Protonen, die zu Wasserstoff reduziert werden. Beim Zink ändert sich im Vergleich zum Daniell-Element nichts.
Ich hoffe das erklärt alles.
Beste Grüße,
b.

#8

hallo,

es wird immer Zn oxidiert und Cu reduziert, das ergibt sich aus der Spannungsreihe.

Grüsse
alex

#9

Lieber Namesnkollege!

vielen Dank für das Vertrauen, aber diese Frage kann ich leider nicht beantworten!

Herzliche Grüße vom musencus

#10

Hallo!

Im Voltaelement befinden sich im Gegensatz zum Daniell-Element keine Cu2+ Ionen in Lösung, es liegt lediglich elementares Cupfer in der Elektrode vor.
Dies zu reduzeren, würde bedeutet, negativ geladenes Kupfer zu erzeugen. Also wird der Wasserstoff reduziert.

Gruß