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| Table of contents |
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2 Versuchsaufbau 3 Anwendungen 4 Hersteller von Elektrolyseanlagen 5 Weblinks |
Prinzipien
Der Stromfluss im Elektrolyten wird durch die zu den Elektroden wandernden Ionen verursacht (Ionenwanderung). Den "Elektronensog" (Elektronenmangel) in der Anode und den "Elektronendruck" (Elektronenüberschuss) in der Kathode bewirkt die Spannungsquelle. Sie "pumpt" Elektronen von der Anode zur Kathode.
Einfluss des pH - Wertes
Bei der Elektrolyse werden zunächst die Metalle abgeschieden, die an einer höhere Stelle in elektrochemischen Spannungsreihe stehen. Eine besondere Art der Abscheidung ist die Bildung von Wasserstoff an einer Elektrode. Durch die Reduktion von H+, welches in Säuren immer vorhanden ist und mit Hilfe des Ph - Wertes angegeben wird, kommt es zur Bildung von elementaren Wasserstoff.
Wird in einer sauren Lösung gearbeitet, werden theoretisch keine Metalle die unedler sind als Wasserstoff abgeschieden. Praktisch müssen aber zum einen Überspannungsbeträge (ue) und zum anderen die Größe des pH - Wertes beachtet werde. Durch Einsetzen in die Nernst - Gleichung kommt man zu der Forderung, dass ein Metall (X) nur abgeschieden werden kann, wenn gilt:
Möchte man Metalle abscheiden, die diese Forderung nicht erfüllen, muss im alkalischen Bereich gearbeitet werden.
Positiv geladene Hydronium-Ionen wandern im elektrischen Feld zu der negativ geladenen Elektrode (Kathode), wo sie jeweils ein Elektron aufnehmen. Dabei entstehen Wasserstoff-Atome, die sich mit einem weiteren, durch Reduktion entstandenen H-Atom zu einem Wasserstoff-Molekül vereinigen. Übrig bleiben Wasser-Moleküle.
2 H3O+ + 2 e- → H2 + 2 H2O
Der abgeschiedene, gasförmige Wasserstoff steigt an der Kathode auf.
Zur positiv geladenen Elektrode (Anode) wandern die negativ geladenen Hydroxid-Ionen. Jedes Hydroxid-Ion gibt zwei Elektronen an den Plus-Pol ab, so dass Sauerstoff-Atome entstehen, die sich zu Sauerstoff-Molekülen vereinigen. Die übrig bleibenden H+-Ionen werden umgehend von Hydroxid-Ionen zu Wasser-Molekülen neutralisiert.
2 OH- → 1/2 O2 + H2O
Auch hier steigt der abgeschiedene Sauerstoff als farbloses Gas an der Anode auf.
Die Gesamtreaktionsgleichung der Elektrolyse von Wasser lautet:
4 H3O+ + 4 OH- → 2 H2 + O2 + 4 H2O
Versuchsaufbau
Anwendungen
Elektrolyse von Wasser
Die Elektrolyse von Wasser besteht aus 2 Teilreaktionen, die an den 2 Elektroden ablaufen.
Die Elektroden tauchen in Wasser ein, welches durch die Zugabe von etwas Schwefelsäure besser leitend gemacht wird.Schmelzflusselektrolyse
Neben Salzlösungen, sauren Lösungen und alkalischen Lösungen (Laugen) können auch geschmolzene Salze elektrolysiert werden. Die Schmelzflusselektrolyse ist ein wichtiges Verfahren zur Darstellung von Alluminium, aller Alkalimetallen und den meisten Erdalkalimetallenquantitative Analyse
Die Zersetzung von Elektrolyten durch elektrischen Strom wird in der
Elektrogravimetrie und in der Coulometrie angewendet um Informationen über den Metallgehalt einer Probe zu erlangen.Hersteller von Elektrolyseanlagen
Weblinks