Elektrochemie/Elektrolyse

  • 4.2 Bleiakkumulator

    4.2 Bleiakkumulator (1859, Gaston Planté)

    Vgl. AB
    Versuch 1

    Herstellung: Man taucht zwei Bleiplatten in 20%-ige Schwefelsäure (H₂SO₄). Die beiden Bleiplatten überziehen sich mit einer weißen Schicht.

    Erklärung: Blei (Pb) steht in der Spannungsreihe über dem Wasserstoff, somit läuft zunächst folgende Redox-Reaktion ab:

    Formuliert die Reaktionsgleichung (nutzt -sofern vorhanden- die Tabelle des Standardelektrodenpotentials:

    Jetzt tauen zwei gleiche Elektroden in den gleichen Elektrolyten (Schwefelsäure), somit besteht keine Spannung zwischen den Elektroden.

    Die Aufladung des Bleiakkus erfolgt durch Elektrolyse.

     Versuch 2: Aufladung

    Möglicher Versuchsaufbau:

     

    Merke: An der Anode (+ Pol) spielt sich die Oxidation, an der Kathode (- Pol) die Reduktion ab.

    Formuliert mögliche Teilreaktionen:

    Ergänzt einmal die Pfeile beim Ladungsvorgang

     

    Formuliert mögliche Gesamtreaktion: 

     

    Nun tauchen zwei verschiedene Elektroden (Pb und PbO₂ ) in die Elektrolytlösung. Zwischen diesen beiden Elektroden besteht eine Spannung von etwa 2 Volt. Der Bleiakku besteht im geladenen Zustand aus einer schwammig porösen Blei-Elektrode und einer rotbraunen Blei(II)-oxid-Elektrode. Als Elektrolyt dient 20-30%ige Schwefelsäure.

    Versuch 3: Entladung

    Formuliert auch für die Entladung die Teilreaktionen und die Gesamtreaktion:

     Abschließend: Wie müssten die Pfeile beim Entladevorgang verlaufen? 

     

  • 4.7.6 Korrosionsschutz

    4.7.6 Korrosionsschutz

    ⇨ vgl AB

    4.7.7 Galvanisation

    ⇨ vgl. AB

    Unter Galvanisieren versteht man das elektrolytische Überziehen von unedlen Metallen mit haftenden Schichten glänzender, edler Metalle.
    Die metallische Überzüge dienen u.a. als Korrosionsschutz und als Oberflächenvergütung.

    Prinzip:
    Schaltet man einen metallischen Gegenstand als Kathode (⇨ Reduktion) in den Stromkreis, so lässt sich dieser vergolden, verkupfern oder vernickeln, wenn man als Anode eine Elektrode aus dem jeweiligen Metall einschaltet und als Elektrolyten die entsprechende Metallsalzlösung wählt. Die Werkstücke müssen jedoch vorher von Schmutz (Fett) und Oxidschicht befreit werden.

    Verzinkung von Stahlblechen (z.B. für das Auto)
    Durch Elektrolyse lassen sich Stahlbleche verzinken. Als Anode dient eine Zinkelektrode. Das Stahlblech taucht in eine Zinksalzlösung und wird als Kathode geschaltet.

    4.7.8 Das Eloxal-Verfahren

    Aluminium ist ein unedles Metall (Normalpotential E° = - 1,66 V); es erweist sich an der Luft jedoch als stabil. Dies liegt daran, dass sich Aluminium an der Luft mit einer zusammenhängenden Oxidschicht überzieht.
    Durch die elektrolytische Oxidation von Aluminium kann diese natürliche Oxidschicht verstärkt werden.

    Versuch:

     07 07 07 ta ab korrosionsschutz eloxal verfahren aluminium

     

    Das Aluminium wird bei der Elektrolyse als Pluspol, der Kohlestab als Minuspol geschaltet. Die Spannung beträgt etwa 15 Volt.

    Beobachtung:

    An der Kathode entsteht ein Gas.

    Vereinfachte Auswertung:

    Anode: + Pol: __________________________________________

    Diese _______-Ionen wandern durch die feine Poren der natürlichen Oxidschicht zum Elektrolyten. Vermutlich tritt dort folgende Reaktion ein:

    ________________________________________________

    Ein Teil des Elektrodenmaterials wird aufgelöst. Gleichzeitig bildet sich ständig Al₂O₃. Diese Schicht wächst in das Metall hinein.

    Kathode: - Pol: ________________________________________________