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Daniell-Element

Einleitung:
Das Daniell-Element war eines Der ersten galvanischen Elemente. Vor der Entdeckung der Erzeugung von Strom mit Generatoren war es oft die einzige Stromquelle.

Geräte und Chemikalien:
Voltmeter (Messgerät)
Kupferelektrode
Zinkelektrode
Zinksulfatlösung ZnSO_4(aq)
Kupfersulfatlösung CuSO_4(aq)
Becherglas
Tonzylinder (porös)

Versuchssaufbau:

Versuchsdurchführung:
Kupfersulfatlösung wird in den porösen Tonzylinder gefüllt und in das Becherglas gestellt. Anschließend wird die Zinksulfatlösung in das Becherglas gefüllt. Dann wird die Kupferelektrode in die Kupfersulfatlösung gehalten und die Zinkelektrode in der Zinksulfatlösung. Beide Elektroden sind mit dem Voltmeter verbunden. Die Kupferelektrode wird mit dem Pluspol und die Zinkelektrode mit dem Minuspol des Voltmeters verbunden.

Versuchsbeobachtung:
Das Voltmeter zeigt +1,09 V an.

Versuchserklärung:
Zink wird oxidiert, wobei Zink-Ionen (2-fach positiv geladen) abgegeben werden, dadurch korrodiert die Oberfläche von Zink. Zink besitzt nun mehr Elektronen als positiv geladene Zink-Ionen. An der Zinkelektrode herrscht ein Elektronenüberschuss.

Oxidation:

{Zn}_{(s)} \to {Zn}_{(aq)}^{2 +} + 2 e^{-}

Kupferionen werden reduziert. Wenn die Kupfer- Ionen (2-fach positiv geladen) die Kupferelektrode berühren, wandern die frei beweglichen Elektronen von der Kupferelektrode zu den Kupfer-Ionen, wodurch Kupfer-Atome entstehen. Es entsteht eine Schicht aus festem Kupfer. Kupfer nimmt an Masse zu. Insgesamt herrscht an der Kupferelektrode ein Elektronenmangel.

Reduktion:

{Cu}_{(aq)}^{2 +} + 2 e^{-} \to {Cu}_{(s)}

Da die Zink-Halbzelle Elektronen abgegeben hat, nennt man sie Donator-Halbzelle. Außerdem wird die Elektrode an der die Oxidation abläuft als Anode bezeichnet. Weil die Kupfer-Halbzelle Elektronen aufgenommen hat, wird sie als Akzeptor-Halbzelle bezeichnet. Außerdem wird die Elektrode an der die Reduktion abläuft als Katode bezeichnet.
Wird das Voltmeter mit den beiden Elektroden verbunden so kann eine Spannung gemessen werden. Schließt man einen Verbraucher an das Daniell-Element an so fließen Elektronen von der Zinkelektrode zur Kupferelektrode. Es fließt also ein Strom.

Erstellt von A.N mit kleinen Änderungen von Herrn Ecker 8.11.2013

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