![\"Elektrolyse](\"https:\/\/www.studyhelp.de\/online-lernen\/wp-content\/uploads\/2018\/10\/Elektrolyse-Versuchsaufbau.jpg\")
<\/p>\nDie Elektrolyse ist ein Prozess, bei dem durch elektrischen Strom eine Redoxreaktion erzeugt wird. In diesem Artikel schauen wir uns die Reaktionen, die bei der Elektrolyse ablaufen, etwas genauer an:<\/p>\n
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Die Wasserteilchen werden mithilfe von Strom in Sauerstoff und Wasserstoff zersetzt. Schauen wir uns die Reaktionen an, die an Kathode und Anode ablaufen. An der Kathode reagiert Wasser zu Wasserstoff (es handelt sich um eine Reduktion, da die Oxidationszahl des Wasserstoffatoms im Wassermolek\u00fcl +I ist und im Wasserstoffmolek\u00fcl 0). An der Anode reagiert Wasser zu Sauerstoff (es handelt sich hier um eine Oxidation, da die Oxidationszahl des Sauerstoffatoms im Wassermolek\u00fcl -II und im Sauerstoffmolek\u00fcl 0 ist).<\/p>\n
\\begin{array}{llcl}
\nKathode\/Red.: &{2H_2O} \\ + \\ {2e^{-}} \\quad \\rightarrow \\quad {H_2} \\ + \\ {2OH^{-}} \\\\
\nAnode\/Ox.: & {2H_2O} \\quad \\rightarrow \\quad \\ {O_2} + \\ {4H^{+}} \\ + \\ {4e^{-}}
\n\\end{array}<\/p>\n
Damit wir die beiden Reaktionen jetzt zu einer Gesamtreaktion zusammenfassen k\u00f6nnen, muss hier wieder die Anzahl der Elektronen bei beiden Teilgleichungen \u00fcbereinstimmen. Die Reaktion an der Kathode muss also mit zwei multipliziert werden:<\/p>\n
\\begin{array}{llcl}
\n\\text{Kathode\/Red.:} & {2H_2O} \\ + \\ {2e^{-}} ; \\quad \\rightarrow \\quad {H_2}+ \\ {2OH^{-}} \\quad |\\cdot 2 \\\\
\n& {4H_2O} \\ + \\ {4e^{-}} \\quad \\rightarrow \\quad \\ {2H_2} \\ + \\ {4OH^{-}}
\n\\end{array}<\/p>\n
Jetzt k\u00f6nnen wir die beiden Teilgleichungen zu einer Gesamtgleichung zusammenfassen:<\/p>\n
\\begin{align*}
\n{4H_2O} \\ + \\ {4e^{-}}\\ + \\ {2H_2O} \\quad \\rightarrow \\quad {2H_2} \\ + \\ {4OH^{-}} \\ + \\ {O_2} \\ + \\ {4H^{+}} \\ + \\ {4e^{-}}
\n\\end{align*}<\/p>\n
Jetzt werden noch die Elektronen rausgestrichen:<\/p>\n
\\begin{align*}
\n{4H_2O} \\ + \\ {2H_2O} \\quad \\rightarrow \\quad {2H_2} \\ + \\ {4OH^{-}}\\ + \\ {O_2} \\ + \\ {4H^{+}}
\n\\end{align*}<\/p>\n
Eine Elektrolyse ist eine chemische Reaktion, bei der durch elektrische Energie eine Redoxreaktion erzwungen wird. Dabei wird eine chemische Verbindung zersetzt. Es wird elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt.<\/p>\n
Die Elektrolyse ist also auch der Vorgang, der beim Laden eines Akkus stattfindet. Im Prinzip handelt es sich dabei um die Umkehrung eines galvanischen Elements. Der Aufbau bei einer Elektrolyse ist dem eines galvanischen Elements sehr \u00e4hnlich: zwei Elektroden werden in eine L\u00f6sung, den Elektrolyten, eingetaucht. Dann wird, anders als beim galvanischen Element, Gleichstrom angelegt, wodurch wir einen Plus- und einen Minuspol haben. Betrachten wir beispielsweise eine Zinkiodid-L\u00f6sung mit zwei Graphitelektroden:<\/p>\n
![\"Versuchsaufbau](\"https:\/\/www.studyhelp.de\/online-lernen\/wp-content\/uploads\/2018\/10\/Versuchsaufbau-der-Elektrolyse-von-Zinkiodid.jpg\")
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Die negative Elektrode zieht positive Teilchen an, also hier die Zn2+-Ionen. Es werden Elektronen von der Elektrode an die Zink(II)-Ionen abgegeben, wodurch elementares Zink entsteht. Die positive Elektrode zieht negative Teilchen an, also hier die I-Ionen. Diese k\u00f6nnen nun ihre Elektronen an die Anode abgeben, wodurch elementares Iod entsteht.<\/p>\n
Jetzt liegt hier aber nicht nur Zinkiodid vor, sondern auch Wasser, welches durch Elektrolyse zu Wasserstoff und Sauerstoff zersetzt werden kann. Wie k\u00f6nnen wir nun entscheiden, welche der beiden Elektrolysen abl\u00e4uft? Hierbei k\u00f6nnen wir uns wieder der elektrochemischen Spannungsreihe bedienen. Es findet immer zuerst die Elektrolyse von Stoffen mit betragsm\u00e4\u00dfig kleineren Potenzialen statt.<\/p>\n
Vergleichen wir Zinkiodid und Wasser:<\/p>\n
\\begin{array}{l|l|l}
\n\\text{Elektrolyse von} \\dots & \\text{Reaktionsgleichungen} & \\text{Standardpotenzial} \\\\
\n\\hline
\n\\dots \\text{Wasser} \t& \\ {2H_2O} \\ + \\ {2e^{-}} \\quad \\rightarrow \\quad {H_2} \\ + \\ {2OH^{-}} \\ & \\text{-0,83} \\ {V} \\\\
\n\t\t\t\t& \\ {O_2} \\ + \\ {4H^{+}} \\ + \\ {4e^{-}} \\quad \\rightarrow \\quad {2H_2O} & \\text{+1,23} \\ {V}\\\\
\n\\hline
\n\\dots Zinkiodid \t& \\ {Zn^{2+}} \\ + \\ {2e^{-}} \\quad \\rightarrow \\quad {Zn} & \\text{-0,76} \\ {V} \\\\
\n\t\t\t\t& \\ {2I^{-}} \\quad \\rightarrow \\quad {I_2} \\ + \\ {2e^{-}} \\ & +0{,}53 \\ {V}\\\\
\n\\end{array}<\/p>\n
Die Standardpotenziale bei der Zersetzung von Zinkiodid sind betragsm\u00e4\u00dfig kleiner als die bei der Zerlegung von Wasser. Daher l\u00e4uft die Elektrolyse von Zinkiodid zuerst ab.<\/p>\n
Wenn wir nun sichergehen wollen, dass wirklich nur die Elektrolyse von Zinkiodid abl\u00e4uft, k\u00f6nnen wir auch eine niedrige Spannung anlegen, sodass sie gerade ausreicht, um Zinkiodid zu zersetzen. Wie hoch muss diese Spannung sein? <\/p>\n
Das berechnen wir wieder wie bei der galvanischen Zelle \u2013 das kleinere Standardpotenzial wird von dem gr\u00f6\u00dferen Standardpotenzial abgezogen:<\/p>\n
\\begin{align*}
\n0,53 V \u2212 (\u22120,76 V) = +1,29 V
\n\\end{align*}<\/p>\n
Das bedeutet, wir legen eine Spannung von 1,29 V an, was gerade ausreicht, um Zinkiodid zu zersetzen, aber nicht f\u00fcr die Elektrolyse von Wasser (hier m\u00fcsste eine Spannung von mind. 2,06 V angelegt werden).<\/p>\n
Jetzt kommen wir noch zu einem besonderen Ph\u00e4nomen bei der Elektrolyse. Wir wissen ja bereits, wie wir die notwendige Spannung berechnen, damit die Elektrolyse abl\u00e4uft. Manchmal passiert beim Anlegen der berechneten Spannung aber leider gar nichts. Erst bei einer h\u00f6heren Spannung l\u00e4uft die Elektrolyse ab. Die Spannung, die zus\u00e4tzlich zum errechneten Wert angelegt werden muss, nennen wir \u00dcberspannung oder \u00dcberpotenzial.<\/p>\n
Diese \u00dcberspannung h\u00e4ngt von verschiedenen Faktoren ab:<\/p>\n
Entstehen bei der Elektrolyse Metalle, ist die \u00dcberspannung geringer, als bei Elektrolysen, bei denen Gase entstehen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Die Elektrolyse ist ein Prozess, bei dem durch elektrischen Strom eine Redoxreaktion erzeugt wird. In diesem Artikel schauen wir uns die Reaktionen, die bei der Elektrolyse ablaufen, etwas genauer an: Die Wasserteilchen werden mithilfe von Strom in Sauerstoff und Wasserstoff zersetzt. Schauen wir uns die Reaktionen an, die an Kathode und Anode ablaufen. An der […]<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"parent":9325,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":[],"categories":[54],"tags":[],"yoast_head":"\n