Elektrolyse von Wasser für 13 Jährige

Wissenschaft Chemie
#1

Hallo,
Ich muss in Chemie ein Referat über den Wasserstoff halten. Wir haben in der Schule erst seit 2 Monaten Chemie, darum habe ich leider noch nicht soo viel Wissen. Ich erwähne bei meinem Referat die Elektrolyse. Deshalb sollte ich sie auch erklären können. Außerdem interresiert es mich selbst auch sehr. Ich habe bereits eine Theorie. Allerdings bleibt da eine Frage offen und ich bin mir leider nicht sicher, ob das auch richtig ist. Meine Theorie lautet:

Währent beim Minuspol die H-Atome ein eigenes Elektron bekommen und aufsteigen, wird das Elektron von den Wasser-Molekühl genommen, welche später dieses ja wieder beim Minuspol bokommen.

Bitte mich bei einem Fehler korregieren. Meine Frage lautet:Warum steigt dann beim Minuspol nicht auch gleich der doppelt negativ geladene Sauerstoff auf? Sie wollen ja so viele Valenzelektronen haben wie Neon haben.

P.S.:Ich habe die Wikipedia-Artikel Elektrolyse und Wasserelektrolyse schon gelesen, habe allerdings nichts verstanden.

m.f.G.:Thomas Zach

#2

Tut mir leid, habe von Chemie zu wenig Ahnung um diese Frage beantworten zu können.

#3

Hallo Thomas,
ich freue mich, dass du dich für Chemie interessierst. Ich denke dein Problem mit der Wasserelektrolye bekommen wir schon hin.

Wie du sicher weist hat Wasser die Formel H2O. Es besteht also formell aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoff Atom. Das ganze stimmt aber nicht so ganz. Wenn du dir z.B. mal auf Wikipedia ein Bild des Wassermoleküls anschaust, so hat es eine gewinkelte Struktur. Das bedeutet, dass die beiden Wasserstoffatome gewinkelt an dem Sauerstoffatom gebunden sind. Der eingeschlossene Winkel hat eine Größe von 104,4°. Aber warum sind die Wasserstoffatome am Sauerstoff gebunden und nicht untereinander ? Das ganze lässt sich mit dem Phänomen der Elektronegativität erklären. Ganz einfach gesagt ist die Elektronegativität ein Maß dafür wie gerne ein Element Elektronen möchte. Schau mal in das Periodensystem das in deinem Chemielehrbuch ist. Dort findet du bei den einzelnen Elementen immer eine Zahl zwischen 0.9 und 4.0. Das ist die Elektronegativität. Wenn du bei Sauerstoff schaust wirst du sehen, dass es eine Elektronegativität von etwa 3.5 hat. Wasserstoff eine von etwa 2.2. Die Elektronegativität von Sauerstoff ist also größer als die von Wasserstoff. Das bedeutet, dass Sauerstoff lieber mehr Elektronen will als Wasserstoff. Wenn sich beide Elemente wie im Wassermolekül verbinden führt dies nun dazu, dass der Sauerstoff das Elektron des Wasserstoffs bindet. Wasserstoff bindet also an Sauerstoff. Wobei Sauerstoff logischerweise nun das Bindungslektronenpaar etwas mehr hat als Wasserstoff.
Nun liegt Wasser nicht nur als Molekül H2O vor nein es zersetzt sich auch zu einem gewissen Teil in Protonen H+ und Hydroxidionen OH-. Man spricht hier von der sogenannten Autodissoziation des Wassers. Die Dissoziationsprodukte reagieren wiederum zum Wassermolekül H2O. Das ganze System befindet sich also in einem dynamischen Gleichgewichtszustand. Es ist immer ein Teil Wasser H2O und immer ein Teil Dissoziationsprodukte (H+ + OH- ) da und beide wandeln sich ineinander um.

H2O --> H+ + OH-

Legt man nun eine Spannung an ein bestimmtes Volumen Wasser an (also will man Elektrolyse machen). So hat man immer eine Kathode (negativ geladene Elektrode) und eine Anode (positiv geladene Elektrode). Da du nun in der Lösung eine gewissen Teil Protonen (H+) hast und eine positive immer zu eine negativen Ladung wandert, wandern nun die Protonen zur Kathode. Dort erhalten je zwei Protonen zwei Elektronen aus der Kathode und werden somit entladen. Es entsteht an der Kathode Wasserstoff:

2H+ + 2e- --> H2

Die negativ geladenen Hydroxidionen (OH-) wandern nun zur positiv geladenen Anode und geben dort ihre überschüssigen Elektronen ab. Es entsteht Sauerstoff und Wasser.

4 OH− --> O2 + 2 H2O + 4 e

Bilanziert man beide Reaktionsgleichungen kommt man zur Gesamtgleichung mit:

2 H2O --> 2 H2 + O2

Soweit zur Elektrolyse von Wasser. Sollten noch Fragen sein frag einfach.

Beste Grüße
Stefan

#4

der wasserstoff brauch nicht so viele valenz elektronen wie beispielsweise neon
normal heißt es damit eine stabile aussenschale entsteht müssen acht außenelektronen vorhanden sein oder die letzte außenschale ist voll gefühlt
wenn der H nun zwei außenelektronen hat hat er schon eine stabile außenschale

ich hoffe das ist das was du gemeint hast

#5

Tschuldigung,
Ich habe mich vertan. Natürlich stimmt deine Antwort. Ich habe da jetzt die Wasserstoff-Atome gemeint und die Sauerstoffatome vergessen.

m.f.G.:Thomas Zach

#6

Danke für deine Mühe. Ich hatte so ziemlich viel zu tun, dass ich komplett darauf vergessen hatte. Ich verstehe das jetzt schon viel besser. Ich lasse mir das noch einmal durch den Kopf gehen und Antworte dann wieder.

m.f.G.:Thomas Zach

#7

Hallo Thomas131,
bis wann benötigst Du die Antwort? Ich muss mich erst einlesen, werde es aber warscheinlich nicht vor dem 12.11. schaffen. Sorry.

LMVBBB

#8

Tut mir Leid, aber ich verstehe die Frage nicht.—
Erkläre genau was Du meinst.

Grüße

TWillms7571

#9

Wenn du dich da nicht auskennst musst du dich nicht einlesen. Ich begnüge mich mittlerweile damit, dass das Thema einfach zu schwer für mich ist. Ich werde es einfach ein bisschen umschreiben. Das Referat ist übrigens morgen in einer Woche (Fr).

m.f.G.:Thomas Zach

#10

Ich verstehe die Elektrolyse einfach nicht. Ich habe mich aber damit begnügt, dass das Thema einfach zu schwer für mich ist.

m.f.G.:Thomas Zach

#11

iCH KANN dIR NICHT SAGEN; WAS dEIN pROBLEM IST; ABER EIGENTLICH IST ES GANZ EINFACH.

NaCl = Na+ - Kation + Cl- Anion

Kathode --> hier landen die Kationen; also die positiven Teilchen, daher muss die Kathode negativ sein (als Merkhilfe) also muss es einen Elektronenüberschuss geben:
deshalb nehmen an der Kathode die Kationen Elektronen auf also Na+ + e- --> Na
Wenn das in der schmelze ist, dann entsteht Natrium
wenn das in Lösung ist, dann wird das H+ Teilchen des Wassers leichter entladen: 2 H+ + 2 e- --> H2
das entspricht der Reaktion von Natrium und Wasser

Na + H2O --> Na+ + 0,5 H2 + HO-

Auf der anderen Seite werden den negativen Anionen an der positivem Anode die Elektronen entzogen:

Cl- --> 0,5 Cl2 + e-

Das Elektron wird sozusagen von der Anode aufgenommen bei geeigneter Spannungsdifferenz. Es entsteht also Chlor.
Wenn man NaCl elektrolysiert und sich alles mischt entsteht deswegen aus
2 NaOH + Cl2 --> NaCl + NaClO + H2O

das ist Natriumhypochlorit (NaClO) ein Bleichmittel.

Wird dagegen Wasser elektrolysiert kann kein Chlor entstehen, umgekehrt kann aber auch Sauerstoff enstehen bei der NaCl Elektrolyse, wenn Cl- zu wenig wird oder da ist oder die Spannung ungünstig ist. Dann kann die Reaktion

2 HO- --> O2 + 2 H+ + 4 e-

auftreten, so dass Sauerstoff auftritt. Auch hier werden also die Elektronen von der Anode „abgesaugt“.
Diese Reaktion tritt v.a bei der Wasserelektrolyse auf.

Sorry, ich hatte das letzte Mal leider zu wenig Zeit für eine ausführliche Antwort.

Ich hoffe, ich konnte noch helfen.

Grüße

TWillms7571

Ich verstehe die Elektrolyse einfach nicht. Ich habe mich aber
damit begnügt, dass das Thema einfach zu schwer für mich ist.

m.f.G.:Thomas Zach

#12

Ich habe total vergessen zu Antworten. Vielen Dank für die Antwort. Sie hat mir sehr geholfen.

m.f.G.:Thomas Zach

#13

Hallo Thomas,

danke für Dein Verständnis - wie befürchtet, habe ich es wirklich nicht geschafft. Ich hoffe das Referat ist trotzdem halbwegs gelaufen.
mfg LMVBBB

#14

Macht nichts. Ich habe auch soo versucht so viel wie möglich zu erfahren. Es hat auch niemand nach der Elektrolyse gefragt. Daher ist alles gut gegeangen.

m.f.G.:Thomas Zach