Elektrochemie

Zum Ende dieses Kurses möchten wir uns nun der Elektrochemie zuwenden. Die Elektrochemie basiert auf technisch angewandten Redoxprozessen. Eingesetzt werden hierbei Redoxprozesse, die freiwillig ablaufen und keine äußere Energiezufuhr benötigen. Ein Prozess wie die Elektrolyse basiert zwar auch auf technisch genutzten Redoxvorgängen, benötigt aber Strom um funktionieren zu können. 

Ein chemischer Vorgang, der ohne Energiezufuhr abläuft ist das Rosten von Eisen, wie in der nachfolgenden Abbildung dargestellt:

Ein bekanntes Experiment aus der Elektrochemie ist der Versuch bei dem ein Eisenstück in eine Kupfersulfat-Lösung getaucht wird. Was dabei passiert ist in der nachfolgenden Abbildung dargestellt. 

Bei diesem Versuch liegt eine leichtbläuliche  Kupfersulfatlösung vor und sobald das Eisenstück in die Lösung getaucht wird, verliert die Lösung allmählich an Farbintensität und auf dem Eisenstück bildet sich ein rotbrauner Belag.  Die Ursache hierfür liegt darin, dass die farbegebenden Kupferionen in der Lösung weniger werden und sich dann als elementares Kufer auf dem Eisenstück ablagern. Die Besonderheit dieser Reaktion liegt darin, dass keine Aktivierungs- oder Prozessenergie erforderlich ist. Der gesamte Prozess läuft gänzlich freiwillig ab.  

Die zugehörige Reaktionsgleichung für diesen Versuch ist:

Da neben der Lösung nur das Eisenstück vorliegt, muss letzteres als Elektronenlieferant fungieren. Daher muss eine Oxidation von Eisenatomen aus dem Eisenstück zu Eisenionen  stattfinden, welche in die Lösung diffundieren: 

Dieser Vorgang hat zwei Effekte:

1. Es werden Elektronen für die Reduktion der Kupferionen geliefert.
2. Einer negativen Aufladung der Lösung durch das Reduzieren der positiv geladenen Kupferionen wird entgegen gewirkt.

Der Grund hierfür liegt in der nachfolgenden Ursache:

Wie sich mit diesem Versuch ein elektrischer Strom nachweisen lässt erfahren Sie im kommenden Kurstext zum Thema Galvanische Zelle