Chemische Stromwirkung

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Chemische Stromwirkung
Begriffe in der Wechselstromtechnik?

Elektrischer Strom hat mehrere Wirkungen. Dieses Kapitel befasst sich etwas mit der chemischen Wirkung. Die Anwendung der Chemischen Wirkung bei diversen Elektrolyseverfahren zur Herstellung von Kupfer, Aluminium u.s.w. ist wohl bekannt.

  Strom in Flüssigkeiten
  Elektrolyse
  Stoffabscheidung nach Faraday
  Wiederholung
 
 

Strom in Flüssigkeiten

Stromleitende Flüssigkeiten nennen wir Elektrolyte. Sie sind wässrige Lösungen von:

  • Salzen
  • Säuren oder
  • Basen (Laugen)

    Durch die Spaltung der Moleküle in Wasser (Dissoziation) entstehen positive Metall-Ionen und negative Säurerest-Ionen (Hydroxide). Bei der Auflösung von Kupfer-Sulfat (CuSO4) entsteht ein zweiwertiges Kupfer-Ion (Cu++) und ein negativer Säurerest (SO4--)

    Wasser als 'Spaltkeil'

    Die so entstandenen Ionen können sich als Materieteilchen frei in der Flüssigkeit bewegen.

     

    Elektrolyse

    "Badet" man in einem Elektrolyten zwei Elektroden, die man unter Spannung setzt, fließt ein Strom, der gleichzeitig Materie transportiert.

    Elektrolyse von Kupfersulfat zur Verkupferung

    Durch die Ablagerung der Kupfer-Ionen an der Kathode, wird diese mit einer Kupferschicht überzogen. Je nach Zeitdauer kann die Schicht dicker oder dünner ausfallen.

     

    Stoffabscheidung nach Faraday

    Die Verkupferung der Kathode zeigt ein Beispiel der Elektrolyse, bei der eine bestimmte Stoffmenge (Cu) aus einem Elektrolyten abgeschieden wird. Dadurch wird die Lösung (H2O + CuSO4) natürlich wässriger und die Kathode immer schwerer.

    Das Gewicht der elektrolytisch abgeschiedenen Stoffmenge, oder die Gewichtszunahme der Kathode, kann mit dem Gesetz von Faraday berechnet werden:

    Die abgeschiedene Stoffmenge m in kg ergibt sich aus dem Produkt

  • der Tabellenzahl (elektrochemisches Äquivalent) c in g/Ah
  • des Nutzstromes I in A und
  • der Einschaltzeit t in h:

    Tabelle für einige Stoffwerte:

    Stoff Elektrochemisches
    Äquivalent
    c in g/Ah    		 Stromausbeute
    in %
    Aluminium 0,335 -
    Chrom 0,647 15
    Gold 2,452 90
    Kupfer 1,186 100
    Silber 4,025 100
    Sauerstoff 0,299 100

    Dabei gibt die Stromausbeute an, wieviel % des fließenden Stromes tatsächlich Stoff abscheidet (= Nutzstrom), also genutzt werden kann. Es gilt für die Berechnung der Stoffmenge:

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    © 2004 Harald Gorbach, hari.gorbach@onemail.at