Daniell-Element

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Leistungskurs CH-1 2012

Kursleitung: Herr Ecker

Versuchsprotokoll: Das Daniell-Element

Das Daniell-Element ist eine galvanische Zelle, die aus einer Zink- und einer Kupfer-Halbzelle besteht, welche durch eine poröse Zwischenwand, dem so genannten Diaphragma, getrennt wird. Mit dem folgenden Versuch soll die Funktionsweise des Daniell-Elements überprüft werden.

Geräte und Chemikalien:

Becherglas, poröser Tonzylinder, Zinkelektrode, Kupferelektrode, Spannungsmessgerät,

einmolare Zinksulfatlösung, einmolare Kupfersulfatlösung

Versuchsskizze:

Durchführung:

Zunächst wird das Becherglas mit der Zink- und der Tonzylinder mit der Kupfersulfatlösung befüllt. Anschließend wird der Tonzylinder in das Becherglas gestellt.

In den Sulfatlösungen befinden sich jeweils die passenden Elektroden (Zinksulfatlösung + Zinkelektrode | Kupfersulfatlösung + Kupferelektrode). Die Elektroden werden mithilfe von Krokodilklemmen am Messgerät angeschloßen, dabei ist der Minuspol mit der Zinkelektrode und der Pluspol mit der Kupferelektrode verbunden.

Beobachtung:

An dem angeschlossen Messgerät wird eine Spannung von ungefähr 1 Volt angezeigt.

Erklärung:

Die entstehende Spannung lässt sich mithilfe der ablaufenden Redoxreaktion erklären.

An der Zinkelektrode (Anode) findet eine Oxidation statt, metallisches Zink wird zu

{Zn}^{2 +}

-Ionen oxidiert. Die

{Zn}^{2 +}

-Ionen gehen in die Zinksulfatlösung über. Die dabei abgespaltenen Elektronen fließen zur Kupferelektrode. An der Kupferelektrode (Kathode ) findet die Reduktion statt. Dabei werden

{Cu}^{2 +}

-Ionen zu metallischem Kupfer reduziert. Die elektrische Aufladung der Lösungen wird dabei durch den Tonzylinder verhindert, da das poröse Material einen Ladungsausgleich ermöglicht.

Den Wert der Spannung von ungefähr 1 Volt kann man mit dem bekannten Standardpotentialen ausrechnen:
U = (Kathodenpotenial – Anodenpotential).

Hier wären es: U = 0,34 V - (-0,76 V) = 1,10 V

Reaktionsgleichung:

Oxidation (Anode):

{Zn}_{(s)} \to {Zn}_{(aq)}^{2 +} + 2 e^{-}

Reduktion (Kathode):

{Cu}_{(aq)}^{2 +} + 2 e^{-} \to {Cu}_{(s)}

Gesamtreaktion (Redoxreaktion):

{Zn}_{(s)} + {Cu}_{(aq)}^{2 +} \to {Cu}_{(s)} + {Zn}_{(aq)}^{2 +}

Erstellt von Neslihan mit kleinen Ergänzungen durch Herrn Ecker. 15.12.2012

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