nobody
29.11.2000, 18:17
Erklären Sie mir bitte den Elektolysevorgang an Hand des Galvanisierens.
Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Elektrolysevorgang
nobody
30.11.2000, 11:01
Scvhreib es einfach aus den Beiden Beiträgen zusammen:
Elektrolyse:
Unter E. versteht man eine beim Stromdurchgang durch einen Elektrolyten hervorgerufene chem. Veränderung, die sich in einer direkten Umwandlung von elektr. Energie in chem. Energie durch den Mechanismus der Elektroden-Reaktionen u. der Ionen-Wanderung ausdrückt. Entdeckt wurde die E. 1800 von Ritter. Sie wurde dann von Davy, Faraday, Arrhenius und LeBlanc weiter untersucht. Beisp.: Schickt man durch Salzsäure (s. Abb.) einen Gleichstrom, so wandern die pos. geladenen
Wasserstoff-Ionen zum neg. Pol (Kathode), die neg. geladenen Chlor-Ionen dagegen zum pos. Pol (Anode). Der Strom wandelt die Ionen an den Polen in elektr. neutrale Atome (od. Mol. bzw. Radikale) um, wobei sich Redox-Reaktionen abspielen: an der Kathode erfolgt Red., an der Anode Oxidation. So gehen z.B. an der Kathode die Wasserstoff-Ionen (H+) durch Aufnahme von Elektronen (aus dem Stromkreis) in neutrale Atome über, die sich paarweise zu H2-Mol. vereinigen u. als Gas entweichen. Umgekehrt verlieren gleichzeitig die Chlor-Ionen (Cl–) an der Anode ihre neg. Ladung, u. die abgegebenen Elektronen werden durch die Stromquelle über den Draht zur Kathode geleitet, während sich die gebildeten Cl-Atome zu Cl2-Mol. vereinigen u. ebenfalls als Gas entweichen. Dies erfolgt jedoch nur dann, wenn die an den Elektroden angelegte Gleichspannung größer ist als die – von den einzelnen Redoxpotentialen abhängige – Zersetzungsspannung des Elektrolyten. So entsteht zwar bei der E. von Kochsalz-Lsg. an der Anode Cl2, an der Kathode dagegen nicht etwa Na, sondern NaOH u. H2, weil das in der elektrochem. Spannungsreihe weit oben stehende Natrium wegen seines hohen neg. Normalpotentials (2,71V) sofort unter H2-Entwicklung in Lsg. geht (H ist edler als Na). Dagegen wird z.B. bei der elektrolytischen Raffination von Kupfer das anod. in Lsg. gehende Cu an der Kathode abgeschieden (H ist unedler als Cu). Um eine Vermischung der Reaktions-Prod. zu verhindern, werden Anoden- u. Kathodenraum ggf. durch Diaphragmen getrennt. Manchmal bezeichnet man den in der Nähe der Anode befindlichen Elektrolytanteil als Anolyt, u. analog formuliert man den Katholyt. Die Abscheidung der gelösten Stoffe folgt den Faradayschen Gesetzen: Je höher die Konz. des gelösten Stoffes u. je stärker der Strom, um so größer ist die je Sek. durch den Strom ausgeschiedene Stoffmenge. Allerdings geht ein Teil der zugeführten elektr. Energie durch Wärmeentwicklung, Polarisation, Überspannung u.a. Effekte verloren. Außerdem hängt die Abscheidungsgeschw. auch von der Wanderungsgeschw. der Ionen (bedingt durch deren Größe u. Ladung) ab. Schickt man z.B. einem im elektr. Feld wandernden Ionengemisch einen Strom des Lsgm. entgegen, so lassen sich die Komponenten – z.B. Seltenerdmetalle od. Isotope – trennen bzw. anreichern; Näheres zur sog. Gegenstromelektrolyse od. -ionophorese. Übrigens bezeichnet man die Art der E., bei der Energiezufuhr von außen erfolgt, auch als äußere E. im Gegensatz zur inneren E., bei der die notwendige Energie durch eine in der E.-Zelle ablaufende elektrochem. Reaktion geliefert wird (z.B. Abscheidung eines edleren Metalls durch ein unedleres aufgrund der Spannungsreihe).
Galvanisieren
Unter G. im engeren Sinne versteht man die elektrochem. Oberflächenbehandlung von Werkstoffen, d.h. die elektrolyt. Abscheidung von metall. (seltener auch nichtmetall.) dünnen Schichten zum Zwecke der Verschönerung, des Schutzes vor Korrosion, der Erzeugung von Verbundwerkstoffen mit verbesserten Eig. u. dgl. (Verbum: galvanisieren). Zur Normung in der G. s. Lit. u. die Sachgruppen 483A, 509, 510 u. 513 des DIN-Katalogs. Die G. umfaßt die beiden Hauptgebiete Galvanostegie u. Galvanoplastik. Die Galvanoplastik dient der Herst. od. Reproduktion von Artikeln durch elektrolyt. Abscheidung. Dazu wird von der Urform zunächst ein Abdruck (Negativ, Hohlform) aus Gips, Wachs, Guttapercha, Siliconkautschuk, niedrigschmelzenden Metall-Leg. usw. hergestellt. Der Abguß wird oberflächlich elektr. leitend gemacht (durch chem. Niederschlagung od. Aufdampfung von Metallen) u. dann als Minuspol in der Galvanisierflüssigkeit mit dem abzuscheidenden Metall (z.B. Cu, Ni, Ag etc.; Pluspol) überzogen. Nach Beendigung der Elektrolyse läßt sich die gebildete Metallschicht von der Form abheben u. ggf. mit Füllmaterial zur Verstärkung ausgießen.
Elektrolyse:
Unter E. versteht man eine beim Stromdurchgang durch einen Elektrolyten hervorgerufene chem. Veränderung, die sich in einer direkten Umwandlung von elektr. Energie in chem. Energie durch den Mechanismus der Elektroden-Reaktionen u. der Ionen-Wanderung ausdrückt. Entdeckt wurde die E. 1800 von Ritter. Sie wurde dann von Davy, Faraday, Arrhenius und LeBlanc weiter untersucht. Beisp.: Schickt man durch Salzsäure (s. Abb.) einen Gleichstrom, so wandern die pos. geladenen
Wasserstoff-Ionen zum neg. Pol (Kathode), die neg. geladenen Chlor-Ionen dagegen zum pos. Pol (Anode). Der Strom wandelt die Ionen an den Polen in elektr. neutrale Atome (od. Mol. bzw. Radikale) um, wobei sich Redox-Reaktionen abspielen: an der Kathode erfolgt Red., an der Anode Oxidation. So gehen z.B. an der Kathode die Wasserstoff-Ionen (H+) durch Aufnahme von Elektronen (aus dem Stromkreis) in neutrale Atome über, die sich paarweise zu H2-Mol. vereinigen u. als Gas entweichen. Umgekehrt verlieren gleichzeitig die Chlor-Ionen (Cl–) an der Anode ihre neg. Ladung, u. die abgegebenen Elektronen werden durch die Stromquelle über den Draht zur Kathode geleitet, während sich die gebildeten Cl-Atome zu Cl2-Mol. vereinigen u. ebenfalls als Gas entweichen. Dies erfolgt jedoch nur dann, wenn die an den Elektroden angelegte Gleichspannung größer ist als die – von den einzelnen Redoxpotentialen abhängige – Zersetzungsspannung des Elektrolyten. So entsteht zwar bei der E. von Kochsalz-Lsg. an der Anode Cl2, an der Kathode dagegen nicht etwa Na, sondern NaOH u. H2, weil das in der elektrochem. Spannungsreihe weit oben stehende Natrium wegen seines hohen neg. Normalpotentials (2,71V) sofort unter H2-Entwicklung in Lsg. geht (H ist edler als Na). Dagegen wird z.B. bei der elektrolytischen Raffination von Kupfer das anod. in Lsg. gehende Cu an der Kathode abgeschieden (H ist unedler als Cu). Um eine Vermischung der Reaktions-Prod. zu verhindern, werden Anoden- u. Kathodenraum ggf. durch Diaphragmen getrennt. Manchmal bezeichnet man den in der Nähe der Anode befindlichen Elektrolytanteil als Anolyt, u. analog formuliert man den Katholyt. Die Abscheidung der gelösten Stoffe folgt den Faradayschen Gesetzen: Je höher die Konz. des gelösten Stoffes u. je stärker der Strom, um so größer ist die je Sek. durch den Strom ausgeschiedene Stoffmenge. Allerdings geht ein Teil der zugeführten elektr. Energie durch Wärmeentwicklung, Polarisation, Überspannung u.a. Effekte verloren. Außerdem hängt die Abscheidungsgeschw. auch von der Wanderungsgeschw. der Ionen (bedingt durch deren Größe u. Ladung) ab. Schickt man z.B. einem im elektr. Feld wandernden Ionengemisch einen Strom des Lsgm. entgegen, so lassen sich die Komponenten – z.B. Seltenerdmetalle od. Isotope – trennen bzw. anreichern; Näheres zur sog. Gegenstromelektrolyse od. -ionophorese. Übrigens bezeichnet man die Art der E., bei der Energiezufuhr von außen erfolgt, auch als äußere E. im Gegensatz zur inneren E., bei der die notwendige Energie durch eine in der E.-Zelle ablaufende elektrochem. Reaktion geliefert wird (z.B. Abscheidung eines edleren Metalls durch ein unedleres aufgrund der Spannungsreihe).
Galvanisieren
Unter G. im engeren Sinne versteht man die elektrochem. Oberflächenbehandlung von Werkstoffen, d.h. die elektrolyt. Abscheidung von metall. (seltener auch nichtmetall.) dünnen Schichten zum Zwecke der Verschönerung, des Schutzes vor Korrosion, der Erzeugung von Verbundwerkstoffen mit verbesserten Eig. u. dgl. (Verbum: galvanisieren). Zur Normung in der G. s. Lit. u. die Sachgruppen 483A, 509, 510 u. 513 des DIN-Katalogs. Die G. umfaßt die beiden Hauptgebiete Galvanostegie u. Galvanoplastik. Die Galvanoplastik dient der Herst. od. Reproduktion von Artikeln durch elektrolyt. Abscheidung. Dazu wird von der Urform zunächst ein Abdruck (Negativ, Hohlform) aus Gips, Wachs, Guttapercha, Siliconkautschuk, niedrigschmelzenden Metall-Leg. usw. hergestellt. Der Abguß wird oberflächlich elektr. leitend gemacht (durch chem. Niederschlagung od. Aufdampfung von Metallen) u. dann als Minuspol in der Galvanisierflüssigkeit mit dem abzuscheidenden Metall (z.B. Cu, Ni, Ag etc.; Pluspol) überzogen. Nach Beendigung der Elektrolyse läßt sich die gebildete Metallschicht von der Form abheben u. ggf. mit Füllmaterial zur Verstärkung ausgießen.
nobody
30.11.2000, 12:45
Die Abscheidung der gelösten Stoffe folgt den Faradayschen Gesetzen: Je höher die Konz. des gelösten Stoffes u. je stärker der Strom, um so größer ist die je Sek. durch den Strom ausgeschiedene Stoffmenge.
Die Faraday'schen Gesetze gehen von den transportierten Ladungsmengen aus. Von Konzentrationen hat Faraday nichts gesagt ;)
Die Faraday'schen Gesetze gehen von den transportierten Ladungsmengen aus. Von Konzentrationen hat Faraday nichts gesagt ;)
nobody
30.11.2000, 13:07
Danke vielmal für euren Beitrag
Aber was ist das Faradayschen Gesetz?
Und was ist gemeint oder was wolltest du mir mitteilen?
Aber was ist das Faradayschen Gesetz?
Und was ist gemeint oder was wolltest du mir mitteilen?
nobody
30.11.2000, 14:32
Die bei einer Elektrolyse abgeschiedene Stoffmenge ist der geflossenen Ladungsmenge direkt proportional.
Die Ladungsmenge 96587 Coulomb (ein mol Elementarladungen) scheidet bei einer Elektrolyse 1/z mol eines z-wertigen Stoffes ab (also z.B. 1mol Na, 1/2mol Zn, 1/3mol Al).
Die Ladungsmenge 96587 Coulomb (ein mol Elementarladungen) scheidet bei einer Elektrolyse 1/z mol eines z-wertigen Stoffes ab (also z.B. 1mol Na, 1/2mol Zn, 1/3mol Al).
nobody
28.10.2002, 18:36
Also zum 2. Faraday'schen Gesetz ist mir beim Lesen im Haas - Physik für Pharmazeuten und Mediziner das Grübeln gekommen.
Da steht:
Bei der Elektrolyse verschiedener Elektrolyte gilt nach dem 2. Faraday'schen Gesetz:
Durch gleiche Ladungsmengen werden in verschiedenen Elektrolyten ihre Äquivalentmengen abgeschieden.
Ok, klingt logisch. Dann:
Dabei ist die Äquivalentmenge n* wie folgt definiert:
Definition:
Äquivalentmenge = Stoffmenge x Wertigkeit
n*=n x z.
Einheit:
mol.
Äquivalentmenge und Stoffmenge besitzen dieselbe Einheit, da die Wertigkeit (Ladungszahl der Ionen) eine reine Zahl ist. Man beachte aber, dass man unter der Äquivalentmenge die pro Mol enthaltene Anzahl z-wertiger Ionen versteht; dies sind NA=6,022 x 1023 Elementarladungen, jedoch nur NA/z Teilchen.
Demnach würde ich stoffmengenmäßig also doppelt soviel Kupfer bei Cu2+ wie Silber bei Ag+ abscheiden, wenn n und die Ladungsmenge zuvor gleich waren. Das versteh ich nicht, irgendwie kommts mir logischer vor, wenn ich in obiger Gleichung mal 1/z nehme, oder hab ich jetzt ne Denkblockade?
Da steht:
Bei der Elektrolyse verschiedener Elektrolyte gilt nach dem 2. Faraday'schen Gesetz:
Durch gleiche Ladungsmengen werden in verschiedenen Elektrolyten ihre Äquivalentmengen abgeschieden.
Ok, klingt logisch. Dann:
Dabei ist die Äquivalentmenge n* wie folgt definiert:
Definition:
Äquivalentmenge = Stoffmenge x Wertigkeit
n*=n x z.
Einheit:
mol.
Äquivalentmenge und Stoffmenge besitzen dieselbe Einheit, da die Wertigkeit (Ladungszahl der Ionen) eine reine Zahl ist. Man beachte aber, dass man unter der Äquivalentmenge die pro Mol enthaltene Anzahl z-wertiger Ionen versteht; dies sind NA=6,022 x 1023 Elementarladungen, jedoch nur NA/z Teilchen.
Demnach würde ich stoffmengenmäßig also doppelt soviel Kupfer bei Cu2+ wie Silber bei Ag+ abscheiden, wenn n und die Ladungsmenge zuvor gleich waren. Das versteh ich nicht, irgendwie kommts mir logischer vor, wenn ich in obiger Gleichung mal 1/z nehme, oder hab ich jetzt ne Denkblockade?
nobody
29.10.2002, 12:21
Hi Pheles,
ich würde sagen, 96587 C scheiden 0,5 Mol Cu und 1 Mol Ag ab, wie
oben schon erwähnt. Deine Überlegung erscheint mir richtig zu sein.
In sofern ist entweder die Definition der Eq.-Menge falsch
Eq.-Menge = Stoffmenge / Wertigkeit
oder es ist etwas anderes damit gemeint.
Gruß Frank
ich würde sagen, 96587 C scheiden 0,5 Mol Cu und 1 Mol Ag ab, wie
oben schon erwähnt. Deine Überlegung erscheint mir richtig zu sein.
In sofern ist entweder die Definition der Eq.-Menge falsch
Eq.-Menge = Stoffmenge / Wertigkeit
oder es ist etwas anderes damit gemeint.
Gruß Frank