Die galvanische Zelle

Verbindet man zwei verschiedene Halbzellen, wird aus dem Unterschied der Doppelschichten eine nutzbare Spannung.

• Galvanische Zelle:zwei verschiedene Halbzellen, leitend verbunden; eine freiwillig ablaufende Redoxreaktion liefert elektrische Energie.
• Daniell-Element:Zink in Zinksulfat-Lösung und Kupfer in Kupfersulfat-Lösung.
• Draht:Elektronenleiter zwischen den Elektroden, mit Messgerät für die Spannung.
• Salzbrücke:Ionenleiter, z. B. mit \(\ce{KNO3}\)-Lösung getränkt; schließt den Stromkreis, ohne dass sich die Lösungen mischen.
• Pole:Das unedlere Metall trägt die stärker negative Doppelschicht und wird zum Minuspol.
• Zellspannung:Spannung zwischen den Polen; Daniell-Element: \(1{,}10\ \mathrm{V}\) (Standardbedingungen).
• Zellschreibweise:\(\ce{Zn | Zn^2+ || Cu^2+ | Cu}\) — „|“ Phasengrenze, „||“ Salzbrücke, links die Minuspol-Halbzelle.

• Anode:Elektrode, an der die Oxidation abläuft — hier der Minuspol: \(\ce{Zn -> Zn^2+ + 2 e-}\); das Zinkblech wird dünner.
• Kathode:Elektrode, an der die Reduktion abläuft — hier der Pluspol: \(\ce{Cu^2+ + 2 e- -> Cu}\); Kupfer scheidet sich ab, die blaue Lösung wird heller.
• Gesamtreaktion:\(\ce{Zn + Cu^2+ -> Zn^2+ + Cu}\)
• Ionenwanderung:In der Salzbrücke wandern Anionen (\(\ce{NO3-}\)) zur Anode, Kationen (\(\ce{K+}\)) zur Kathode — so bleiben beide Lösungen elektrisch neutral.

Sag voraus, bevor du misst: Tippe die Elektrode an, die zum Minuspol wird, und stelle am Pfeil über dem Draht die Richtung der Elektronen ein (Tastatur: Tab, Enter, Pfeiltasten). „Prüfen“ schließt den Stromkreis.

Halte fest: Nicht die Lage links oder rechts entscheidet, sondern welches Metall unedler ist — Kupfer ist gegenüber Silber sogar der Minuspol.