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Alt 19.06.2019, 01:03   #1   Druckbare Version zeigen
SoilnRock  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 21
Rolle der Sulfat-Anionen beim Galvanisieren

Guten Abend zusammen,

ich schlage mich gerade mit dem Ladungstransport beim Galvanisieren herum und finde bzgl. eines Aspektes keine eindeutige Antwort in den einschlägigen Lehrbüchern.

Ausgangssituation: Wir haben ein Kupfersulfat-Bad, eine Zink-Kathode und eine Kupfer-Anode und legen nun Gleichspannung an. An der Kathode wird Cu(2+) zu Kupfer reduziert und scheidet sich auf der Zink-Kathode ab (Cu(2+) + 2 e- -> Cu). An der Kupfer-Anode wird Kupfer zu Cu(2+) oxidiert (Cu -> Cu(2+) + 2 e-

So weit alles klar, aber jetzt der Knackpunkt: Was machen die Sulfat-Anionen? Gar nichts? Wandern sie zur Anode und entladen sich da? Wird Disulfat gebildet unter Elektronenabgabe?
Das Galvanisieren sollte ja prinzipiell auch mit einer inerten Edelstahl-Anode funktionieren, das würde doch implizieren, dass die Sulfationen doch eine gewichtige Rolle spielen, oder nicht?

Ich wäre dankbar über eine genaue Erläuterung oder einen Verweis zu einer ausführlichen Darstellung der entsprechenden Reaktionen.

Vielen Dank,
Cornelius
SoilnRock ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.06.2019, 08:57   #2   Druckbare Version zeigen
donald313 Männlich
Mitglied
Beiträge: 475
AW: Rolle der Sulfat-Anionen beim Galvanisieren

Hallo Cornelius,

deine Sulfationen machen nix. (Grob gesagt)

Klar -- erhöhen die Leitfähigkeit, aber an dem galvanischen Prozess nehmen sie eigentlich nicht teil.
Allerdings, wenn du entsprechend verdünnst, dann irgendwann mal werden sie auch vom Strom beeinflusst, im "normalen" Galvanikprozess aber nicht.

Aber mal im Ernst: Zink-Kathode im sauren Cu-Bad? hält doch nie. Sobald du Zn ins saure Bad hängst ahst du sofort Sud-Abscheidung.
Auf Zink erst CN-Cu oder alkalisch CN-frei.

Gruß
Donald
donald313 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.06.2019, 10:25   #3   Druckbare Version zeigen
Nobby Männlich
Mitglied
Beiträge: 15.157
AW: Rolle der Sulfat-Anionen beim Galvanisieren

Zusätzlich.

Bildlich kann man die Sulfationen wie kleine Fähren betrachten. An der Anode lösen sich die Kupferatome zu Kupferionen und steigen bildlich auf die Sulfatfähre. Cu2+ + SO42-. Die Fähre fährt nun zur Kathode und die Kupferionen werden dort im wahrsten Sinne des Wortes entladen und scheiden sich ab. Die Fähre bleibt in der Lösung und da negativ geladen fährt sie wieder zur Anode zurück, das Spiel geschieht von Neuen.
__________________
Vena lausa moris pax drux bis totis
Nobby ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.06.2019, 10:52   #4   Druckbare Version zeigen
Cyrion Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.292
AW: Rolle der Sulfat-Anionen beim Galvanisieren

Irgend ein Gegenion muss man haben. Und das Rumspielen am pH (also OH- als Gegenion) birgt Störungen. Wie z.B. in diesem Fall eine geringe Löslichkeit der Kationen.
__________________
Philippus Theophrastus Aureolus Bombastus von Hohenheim: Allein die Dosis machts, daß ein Ding kein Gift sei.

Erfahrung: Wenn es so einfach wäre, hätte es schon längst jemand gemacht
Cyrion ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.06.2019, 11:53   #5   Druckbare Version zeigen
SoilnRock  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 21
AW: Rolle der Sulfat-Anionen beim Galvanisieren

Vielen Dank für eure Antworten. In dem Heft, welches bei dem Galvanisierset dabei war, steht folgendes:


"Die positiv geladenen Kupfer-Ionen wandern zur negativ geladenen Kathode und die negativ geladenen Sulfat-Anionen zur Anode. An der Kathode angekommen verliert das Kupfer-Kation seine Ladung und schlägt sich als elemeentares Kupfer auf der Kathode nieder. Das negativ geladene SO4(2-)-Ion entlädt sich ebenfalls an seinem Gegenpol, der Anode. Bei diesem Vorgang wird aus dem Kupferblech ein Kupferatom herausgerissen, das mit dem Säurerest wieder Kupfersulfat bildet."


Grob gefragt: Bullshit?
SoilnRock ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.06.2019, 11:57   #6   Druckbare Version zeigen
SoilnRock  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 21
AW: Rolle der Sulfat-Anionen beim Galvanisieren

Aber mal im Ernst: Zink-Kathode im sauren Cu-Bad? hält doch nie. Sobald du Zn ins saure Bad hängst ahst du sofort Sud-Abscheidung.
Auf Zink erst CN-Cu oder alkalisch CN-frei.


Anderer Aspekt, um den es mir gerade nicht geht, aber grundsätzlich klar. Ich hatte übrigens gar nicht geschrieben, dass ich im Sauren arbeite ;-)
SoilnRock ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.06.2019, 12:00   #7   Druckbare Version zeigen
SoilnRock  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 21
AW: Rolle der Sulfat-Anionen beim Galvanisieren

Gehen wir mal davoin aus, dass ich eine inerte Anode (aus Edelstahl) verwende:
Kann/Möchte mir jemand die Reaktionsgleichungen formulieren, die jetzt an den Elektroden stattfinden?
SoilnRock ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.06.2019, 12:04   #8   Druckbare Version zeigen
SoilnRock  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 21
AW: Rolle der Sulfat-Anionen beim Galvanisieren

Eine weitere (mehr oder weniger seriöse) Quelle [http://www.phynet.de/e-lehre/ladungstransport-in-flussigkeiten] schreibt Folgendes:


"Löst man einen Stoff wie zum Beispiel Kupferchlorid in Wasser, entstehen durch Dissoziation positive Kupferionen und negative Chloridionen. Die Kupferionen wandern zur Kathode und entladen sich dort. Sie werden nicht wieder negativ aufgeladen, sondern bleiben neutralisiert. Dadurch schlägt sich an der Kathode metallisches Kupfer nieder. Genauso verhält es sich mit den Chlorid-Ionen, sie sich an der Anode entladen. An dieser steigt folglich Chlorgas auf. Dieses Trennverfahren heißt Elektrolyse."


Unsinn?
SoilnRock ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.06.2019, 12:06   #9   Druckbare Version zeigen
Nobby Männlich
Mitglied
Beiträge: 15.157
AW: Rolle der Sulfat-Anionen beim Galvanisieren

Zitat:
Zitat von SoilnRock Beitrag anzeigen
Vielen Dank für eure Antworten. In dem Heft, welches bei dem Galvanisierset dabei war, steht folgendes:


"Die positiv geladenen Kupfer-Ionen wandern zur negativ geladenen Kathode und die negativ geladenen Sulfat-Anionen zur Anode. An der Kathode angekommen verliert das Kupfer-Kation seine Ladung und schlägt sich als elemeentares Kupfer auf der Kathode nieder. Das negativ geladene SO4(2-)-Ion entlädt sich ebenfalls an seinem Gegenpol, der Anode. Bei diesem Vorgang wird aus dem Kupferblech ein Kupferatom herausgerissen, das mit dem Säurerest wieder Kupfersulfat bildet."


Grob gefragt: Bullshit?
Ja sogeht es, etwas wissenschaftlicher geschrieben als mit dem Bild der Fähre.

Zitat:
nderer Aspekt, um den es mir gerade nicht geht, aber grundsätzlich klar. Ich hatte übrigens gar nicht geschrieben, dass ich im Sauren arbeite ;-)
Kupfersulfatlösungen sind von Natur aus sauer.

Zitat:
ehen wir mal davoin aus, dass ich eine inerte Anode (aus Edelstahl) verwende:
Kann/Möchte mir jemand die Reaktionsgleichungen formulieren, die jetzt an den Elektroden stattfinden?]
2 H2O + 2 SO42- => 2 H2SO4 + O2 + 4 e-

oder je nach Stromdichte auch 2 SO42- => S2O82- + 2 e-

Zitat:
Sie werden nicht wieder negativ aufgeladen,
Blödsinn, die waren vorher positiv.
__________________
Vena lausa moris pax drux bis totis

Geändert von Nobby (19.06.2019 um 12:11 Uhr)
Nobby ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.06.2019, 12:21   #10   Druckbare Version zeigen
SoilnRock  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 21
AW: Rolle der Sulfat-Anionen beim Galvanisieren

Zitat:
Zitat von Nobby Beitrag anzeigen
Ja sogeht es, etwas wissenschaftlicher geschrieben als mit dem Bild der Fähre.
Also spielen die Sulfat-Anionen doch eine entscheidende Rolle beim Ladungsausgleich/-transport!


Zitat:
Zitat von Nobby Beitrag anzeigen
Kupfersulfatlösungen sind von Natur aus sauer.
Jaha, aber ich könnte ja auch einen alkalischen Kupfersulfat-Elektrolyten nehmen ;-)



Zitat:
Zitat von Nobby Beitrag anzeigen
2 H2O + 2 SO42- => 2 H2SO4 + O2 + 4 e-

oder je nach Stromdichte auch 2 SO42- => S2O82- + 2 e-
Ah ja, also doch Disulfatbildung bzw. Peroxodisulfatbildung, um präzise zu sein.


Wenn ich jetzt zusammenfassend binär antworten müsste: entladen sich die Sulfat-Anionen an der Elektrode? Ja oder Nein?


PS: Ich bin dankbar für jede seriöse Quelle, in der ich die Thematik nachlesen kann, speziell die Anodenreaktionen.
SoilnRock ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.06.2019, 12:27   #11   Druckbare Version zeigen
Nobby Männlich
Mitglied
Beiträge: 15.157
AW: Rolle der Sulfat-Anionen beim Galvanisieren

Zitat:
Jaha, aber ich könnte ja auch einen alkalischen Kupfersulfat-Elektrolyten nehmen ;-)
Nur den gibt es nicht. In alkalischen Lösungen liegen Kupferhydroxikomplexe oder Cyanidische Komplexe vor.

Die Ladungen müssen schon transportiert werden, nur bei der Galvanisation geht das Sulfat unverändert hervor, daß man nach außen eigentlich nichts sieht.

Die Sulfationen können nicht entladen werden. Entweder lösen sie Kupfer oder ein anderes Metall oder bei inerten Anoden wird Sauerstoff entladen wie ich geschrieben habe, in besonderen Fällen können Sulfationen zu Peroxodisulfat oxidiert werden.
__________________
Vena lausa moris pax drux bis totis
Nobby ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.06.2019, 12:34   #12   Druckbare Version zeigen
SoilnRock  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 21
AW: Rolle der Sulfat-Anionen beim Galvanisieren

Zitat:
Zitat von Nobby Beitrag anzeigen
Die Sulfationen können nicht entladen werden. Entweder lösen sie Kupfer oder ein anderes Metall oder bei inerten Anoden wird Sauerstoff entladen wie ich geschrieben habe, in besonderen Fällen können Sulfationen zu Peroxodisulfat oxidiert werden.

Also wäre die Reaktionsgleichung: SO4(2-) + Cu -> CuSO4 + 2 e- für die Anode falsch?


Hast du eine Quelle für deine Angaben, Nobby? Nicht, dass ich dir nicht glauben würde, aber ich bräuchte eine Quellenangabe für mein Protokoll :-)
SoilnRock ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.06.2019, 12:40   #13   Druckbare Version zeigen
donald313 Männlich
Mitglied
Beiträge: 475
AW: Rolle der Sulfat-Anionen beim Galvanisieren

[QUOTE=SoilnRock;2685230847]Also wäre die Reaktionsgleichung: SO4(2-) + Cu -> CuSO4 + 2 e- für die Anode falsch?


QUOTE]

Ja, ist so gesehen falsch, da sich kein ungelöstes CuSO4 bildet.
Einfach nur Cu --> Cu2+ + 2 e-
CuSO4 ist dermaßen gut löslich,bleibt alles in ionischer Form.

Gruß
Donald
donald313 ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 19.06.2019, 12:43   #14   Druckbare Version zeigen
Nobby Männlich
Mitglied
Beiträge: 15.157
AW: Rolle der Sulfat-Anionen beim Galvanisieren

Jein,

es wird ja kein CuSO4 abgeschieden sondern Cu geht in Lösung.

SO42- + Cu -> Cu2+ + SO42- + 2 e-

Man kann Sulfat raus kürzen und es verbleibt.

Cu => Cu2+ + 2 e-

Literatur:

https://www.elektroniktutor.de/elektrophysik/e_chemie.html
__________________
Vena lausa moris pax drux bis totis
Nobby ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.06.2019, 12:45   #15   Druckbare Version zeigen
SoilnRock  
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Themenersteller
Beiträge: 21
AW: Rolle der Sulfat-Anionen beim Galvanisieren

Zitat:
Zitat von donald313 Beitrag anzeigen
Ja, ist so gesehen falsch, da sich kein ungelöstes CuSO4 bildet.
Einfach nur Cu --> Cu2+ + 2 e-
CuSO4 ist dermaßen gut löslich,bleibt alles in ionischer Form.
Ich präzisiere: SO4(2-) + Cu -> Cu(2+) + (SO4(2-) + 2 e-
Wäre das OK für die/eine Reaktion an der Anode? Würde das nicht implizieren, dass sich die Sulfat-Anionen an der Kupfer-Anode entladen und zwei Elektronen abgeben?
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anode, elektrolyse, galvanik, kathode

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