Redoxreaktion Teil 5 - Die Galvanische Zelle I musstewissen Chemie

Summary

In diesem Video geht es um die Geschichte und Funktionsweise von Batterien und Akkus. Es wird erklärt, dass Batterien auf Redoxreaktionen beruhen, bei denen Elektronen von einem Reaktionspartner auf den anderen übertragen werden. Der Fokus liegt auf der Erfindung der ersten Batterie durch John Frederic Daniell im Jahr 1835, dem Daniell-Element. Es wird gezeigt, wie Oxidation und Reduktion in einer galvanischen Zelle räumlich getrennt werden, um Strom zu erzeugen. Der Prozess des Ladungsausgleichs durch eine poröse Wand wird ebenso behandelt wie die Unterschiede zwischen Akkus und Batterien, insbesondere dass Akkus wieder aufgeladen werden können.

Takeaways

• 🔋 Die Geschichte der Batterien geht zurück bis 1835, als John Frederic Daniell das erste Batterieelement erfand, das heute als Daniell-Element bekannt ist.
• 🔬 Batterien funktionieren auf der Grundlage von Redoxreaktionen, bei denen Elektronen von einem Reaktionspartner auf den anderen übertragen werden.
• ⚡ Die Prinzipien von Oxidation und Reduktion sind grundlegend für das Funktionieren von Batterien, wobei Oxidation die Abgabe von Elektronen und Reduktion die Aufnahme von Elektronen ist.
• 🔄 In einer Batterie werden Oxidation und Reduktion räumlich getrennt, um eine elektrische Spannung zu erzeugen.
• 🔩 Der Daniell-Akkumulator besteht aus zwei Halbzellen, einer mit Zink und der anderen mit Kupfer, die durch eine poröse Wand getrennt sind.
• 💧 Die poröse Wand (Membran) erlaubt es Ionen, wie Zinksulfat- und Kupfersulfat-Ionen, zwischen den beiden Halbzellen hin und her zu wandern, um den Ladungsausgleich zu gewährleisten.
• ➡️ Durch die Verbindung der beiden Metalle (Zink und Kupfer) mit einem Kabel entsteht ein Stromkreis, der es ermöglicht, dass Elektronen fließen und somit elektrische Energie erzeugt wird.
• 💡 Das Daniell-Element kann als einfaches Beispiel für eine galvanische Zelle betrachtet werden, die durch die räumliche Trennung von Redoxreaktionen Strom erzeugt.
• 🔁 Akkumulatoren können im Gegensatz zu Batterien aufgeladen werden, indem man die Redoxreaktion rückgängig macht, was durch eine externe Spannung erreicht wird.
• ❓ Die Frage, warum Batterien leer gehen, lässt sich durch das Verständnis der galvanischen Zelle beantworten: Es ist ein Prozess der Materialverwendung und -transformation, der schließlich zu einer Erschöpfung der Reaktionskomponenten führt.

Q & A

Wer hat die Mutter aller Batterien und Akkus erfunden?

Die Mutter aller Batterien und Akkus wurde 1835 vom Chemiker John Frederic Daniell erfunden.

Was ist das Prinzip hinter jeder Batterie?

Das Prinzip hinter jeder Batterie ist die Redoxreaktion, bei der Elektronen von einem Reaktionspartner auf den anderen übertragen werden.

Wie trennen Batterien Oxidation und Reduktion?

Batterien trennen Oxidation und Reduktion räumlich, indem sie die Reaktionen in zwei getrennten Halbzellen durchführen.

Was passiert, wenn Zink in einer Zinksulfatlösung oxidiert wird?

Wenn Zink in einer Zinksulfatlösung oxidiert wird, gibt es Elektronen ab und wird zu Zink 2+ oxidiert, was sich dann in Wasser oder der Salzlösung löst.

Wie wird Kupfer in einer Kupfersulfatlösung reduziert?

Kupfer wird reduziert, wenn Kupferionen in der Lösung Elektronen aufnehmen und sich zu festem Kupfer wandeln.

Was ist der Unterschied zwischen dem Zinkstab und dem Kupferstab in der Daniell-Element?

Der Zinkstab ist der Minuspol der Batterie, da er Elektronen abgibt und positiv geladen wird, während der Kupferstab der Pluspol ist, da er Elektronen aufnimmt und negativ geladen wird.

Warum braucht man eine poröse Trennwand in der Daniell-Element?

Eine poröse Trennwand wird benötigt, um einen Ladungsausgleich zwischen den beiden Halbzellen zu ermöglichen, sodass Ionen von einer Seite zur anderen wandern können und der Stromkreis geschlossen wird.

Was passiert, wenn man ein Glühbirne an eine funktionierende Daniell-Element anschließt?

Wenn man ein Glühbirne an eine funktionierende Daniell-Element anschließt, leuchtet die Glühbirne auf, weil durch das Kabel Strom fließt, also die Elektronen.

Wie unterscheidet sich die Funktionsweise eines Akkus von einer Batterie?

Akkus können wieder aufgeladen werden, indem man eine äußere Spannung anlegt, um die Redoxreaktion umzukehren, was Batterien nicht können.

Warum gehen Batterien leer?

Batterien gehen leer, weil die chemischen Reaktionen, die für den Stromfluss notwendig sind, nach und nach abgeschöpft werden, bis kein weiterer Strom erzeugt werden kann.