Das Gleichgewicht kippt
- Anknüpfung (4.2.1):In jeder Halbzelle herrscht ein Gleichgewicht \(\ce{M <=> M^{z+} + $z$ e-}\).
- Stromkreis schließen (4.2.2):Draht und Salzbrücke verbinden die Halbzellen — jetzt wird das Gleichgewicht an beiden Elektroden gestört.
- Anode:Elektronen fließen ab → das Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts: Metall geht fortlaufend in Lösung (Oxidation).
- Kathode:Elektronen kommen an → das Gleichgewicht verschiebt sich nach links: Ionen werden abgeschieden (Reduktion).
- Wer ist Anode?Die Halbzelle mit dem stärkeren Elektronendonator (Redoxreihe, 4.1.4) — das hängt immer vom Partner ab.
Elektrodenvorgänge in der galvanischen Zelle: Anode (Minuspol): \(\text{Red}_1 \rightarrow \text{Ox}_1 + z\,\text{e}^-\); Kathode (Pluspol): \(\text{Ox}_2 + z\,\text{e}^- \rightarrow \text{Red}_2\)
Elektroden, die nicht mitreagieren
- Ionen-Halbzelle:Platin taucht in eine Lösung mit beiden Partnern eines Redoxpaares, z. B. \(\ce{Sn^4+}\)/\(\ce{Sn^2+}\): Platin leitet nur Elektronen.
- Nichtmetall-Halbzelle:Platin oder Graphit in Halogen/Halogenid-Lösung, z. B. als Kathode \(\ce{Br2 + 2 e- -> 2 Br-}\).
- Massenbilanz:Metall-Anode wird leichter, Metall-Kathode schwerer — eine Platin- oder Graphitelektrode bleibt unverändert.
- Konzentrationen:In der Anoden-Halbzelle steigt \(c(\text{Ox})\), in der Kathoden-Halbzelle sinkt sie — die Zelle „läuft leer“.
Sage für jede der vier Zellen voraus, bevor du prüfst: Klicke (oder Tab und Enter) auf das Kästchen am Draht für die Elektronenrichtung, auf einen Polkreis für Minus- und Pluspol und auf die Karten unter den Bechergläsern für das Schicksal der Elektroden. Die Redoxreihe oben hilft.
Halte fest: Der stärkere Elektronendonator bestimmt die Anode (Minuspol). Metall-Anoden lösen sich auf, an Metall-Kathoden scheidet sich Metall ab — Platinelektroden leiten die Elektronen nur weiter und bleiben unverändert.
Allgemeine Hinweise
Kupfer ist nicht immer Pluspol
Gegen Zink ist Kupfer die Kathode, gegen Silber die Anode. Die Rolle einer Halbzelle ergibt sich erst aus dem Vergleich mit ihrem Partner.
Platin reagiert nicht mit
An einer Platinelektrode werden nur gelöste Teilchen oxidiert oder reduziert. Eine Gleichung wie „Pt → Pt²⁺ + 2 e⁻“ gehört nicht in die Lösung.
Vorhersage in drei Schritten
Beide Redoxpaare notieren, den stärkeren Donator in der Redoxreihe suchen, seine Elektrode als Anode festlegen — Elektronenrichtung, Pole und Massenänderungen folgen daraus.