Galvanische Zellen und Batterien – Grundprinzipien
So funktioniert es
Galvanische Zellen sind elektrochemische Zellen, in denen eine Redoxreaktion in zwei Halbzellen räumlich getrennt ablaufen kann. Die Elektronenübertragung erfolgt über einen äußeren Leiter, wodurch elektrische Energie gewonnen wird. In einfachen Schulmodellen bestehen die Halbzellen aus Elektroden und Elektrolytlösungen. Die Spannung (elektrische Potenzialdifferenz) ergibt sich aus den unterschiedlichen Redoxpotenzialen der beteiligten Stoffe; sie hängt außerdem von Bedingungen wie Konzentration und Temperatur ab. In Batterien werden galvanische Zellen technisch genutzt, um chemische Energie zu speichern und beim Entladen als elektrische Energie bereitzustellen. Die Anode ist die Elektrode, an der die Oxidation abläuft, die Kathode die Elektrode der Reduktion. Der Stromkreis wird durch eine Salzbrücke oder ein Diaphragma geschlossen, das den Ladungsausgleich ermöglicht.
In einer galvanischen Zelle läuft die Oxidation an der Anode und die Reduktion an der Kathode ab. Die Elektronen wandern durch den äußeren Stromkreis von der Anode zur Kathode. In typischen Metall/Metallionen-Zellen wie der Daniell-Zelle entspricht das meist dem Weg vom unedleren Metall zum edleren Metall. Unter Standardbedingungen ergibt sich die Zellspannung aus der Differenz der Standardelektrodenpotenziale; im Betrieb können Konzentrationen und Temperatur die Spannung verändern.
Ein Beispiel
Welche Aussage trifft auf die Anode einer Daniell-Zelle (Zn/Cu) zu?
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Zur Lerneinheit →Eigene Erklärung und eigene Übungsaufgaben von AmyMath. Fachlicher Bezugsrahmen: Chemie. Die Themenzuordnung kann je Bundesland abweichen.