Zinkbromid-Elektrolyse

Versuch: EC 002
Zeitaufwand: 45min
       
Geräte: Chemikalien:

● 2 Graphitelektroden

● U-Rohr

● 2 Kabel

● Transformator

● Stativmaterial

● 3-4 Spatelspitzen Zinkbromid (ZnBr2)

● 100 ml Wasser

   
Sicherheitshinweise:
Zinkbromid (ZnBr2) C R:34 S:1/2-7/8-26-36/37/39-45
   
 Durchführung:

Zunächst werden 3-4 Spatelspitzen in 100ml destilliertem Wasser gelöst und anschließend in das U-Rohr gefüllt, welches in ein Stativ gespannt ist.. Danach werden die Graphitelektroden in das U-Rohr eingeführt und mit den Kabeln an den Transformator angeschlossen. Die Elektrolyse wird mit einer Spannung von 1,85V betrieben.

   
Entsorgung
Schwermetallabfall
   
 Beobachtung:
An der Kathode bildet sich ein Bart aus Zink. An der Anode ist eine Bildung von gelben Schlieren zu erkennen.

Video: Elektrolyse

   
 Erläuterung:

Bei dem Zinkbart, welcher sich an der Kathode bildet handelt es sich um elementares Zink an der Anode bildet sich Brom. Elektrolysiert man die Zinkbromid-Lösung einige Zeit könnte man den Transformator gegen einen 2V-Motor austauschen, welcher durch die soeben entstandene galvanische Zelle betrieben würde. Die Elektrolyse ist also die Umkehrung einer galvanischen Zelle:

Elektrolyse

Anode

2Br- → Br2 + 2e-

 

Kathode

Zn2+ + 2e- → Zn

galvanische Zelle

Anode

Zn → Zn2+ + 2e-

 

Kathode

Br2 + 2e- → 2Br-

 

Wie berechnet man eine Zersetzungsspannung?

Zunächst muss man die theoretische Spannung der Zink-Brom-Zelle berechnen. Dazu muss man das Potential über die Nernst'sche-Gleichung aus dem Standartpotential (U0) errechnen. Dazu betrachtet man Donator- und Akzeptorhalbzelle getrennt voneinander:

UAkz.= U0(Br/Br-) - 0,059V/n · lg c

UDon.= U0(Zn/Zn2+) + 0,059V/n · lg c

Zu dieser Spannung muss noch eine Überspannung addiert werden, welche durch die Ablagerung der Elemente an den Elektroden entsteht. Diese ist abhängig vom Elektrodenmaterial und von der Elektrodenfläche und kann in Tabellen nachgeschlagen werden.

UZers. = (Upol +UÜbersp.)A - (Upol + UÜbersp.)D

   
 weiterführende Informationen:
Versuchsskript