Kupfer-Zink-Element

(Galvanisches Element)

Kurzbeschreibung

Eine Glasküvette mit einer Kupfer- und einer Zinkelektrode wird mit einem Elektrolyten gefüllt (Wasser mit einigen Tropfen Schwefelsäure). Verbindet man die Elektroden außen über einen kleinen Vorwiderstand und ein Strommeßgerät, so läßt sich ein Strom im Kreis nachweisen.

Betriebsanleitungen: Schwefelsäure,Elektrogeräte, Lampen

Physikalische Erklärung:

Zwischen den Klemmen einer Elektrolytquelle, deren Elektrodenmaterial sich hinsichlich ihrer chemischen Beschaffenheit unterscheiden besteht eine Potentialdifferenz. Eine solche Zelle wird als galvanisches Element bezeichnet.
Ein zum Vergleich geeigneter Wert zum Vergleich der Elemente ist die Leerlaufspannung (EMK), da sich die Klemmenspannung bei Belastung ändert (siehe Versuch 2320 Klemmenspannung und Belastung)
Die EMK eines galvanischen Elementes hängt sowohl von der chemischen Beschaffenheit der Elektroden als auch von der des Elektrolyten ab. An der Grenze zwischen Elektrode und Elektrolyt bildet sich eine Potentialdifferenz aus, die auf den dort stattfindenden Elektrodenreaktionen (z.B. Abscheiden, bzw. In-Lösung-Gehen von Ionen) beruht. Die Höhe der Potentialdifferenz ist durch die Art der Elektrodenraektion und durch die Konzentration der an ihr teilnehmenden Ionen bestimmt.
Die als Elektroden geeigneten Stoffe lassen sich in einer Spannungsreihe anordnen, in der jeder Stoff ein Potentialwert zugeordnet ist. Die Leerlaufspannung eines Elementes ergibt sich dann als Differenz der den Elektroden entsprechenden Potentialwerte.
Der Potentialwert von Zink liegt bei -0,76 und der von Kupfer bei +0,36. Wir erwarten in unserem Versuchsaufbau also eine Spannung von etwas unter 1,1V, da wir nicht belastungsfrei messen können.

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