- Einführung in die Elektrochemie
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Einführung in die Elektrochemie

Vorschlag zu einer Unterrichtseinheit. Ausgehend von einem leicht zu durchschauenden Experiment wird der Redox-Begriff erweitert und als Elektronenübertragungsreaktion definiert. Mit den selben Stoffen wird eine galvanische Zelle gebaut und gezeigt, dass sich so quantitative Untersuchungen durchführen lassen. Die Standard-Wasserstoffelektrode wird als Nullpunkt der Spannungsreihe vorgestellt. Experimentelle Möglichkeiten zur Demonstration elektrochemischer Stromerzeugung und Hinweise zur Korrosion und zum Korrosionsschutz werden gegeben. Daneben findet man Hinweise auf Animationen zu galvanischen Zellen und weiteren Materialien.

Auf den Physikseiten des LBS werden Heimexperimente auf den Spuren von Alessandro Volta beschrieben. Volta faszinierte die Elektrizität und er gilt als einer der Pioniere der Elektrochemie. Zu seiner Zeit gab es einen Streit zwischen ihm und dem angesehen Biologen Luigi Galvani um eine Beobachtung die Galvani gemacht hatte: Als Galvani einen toten Frosch zerschnitt, bemerkte er Muskelzucken. Galvani führt dies auf eine "animalische Elektrizität" zurück. Volta jedoch erkannte, dass nicht der Frosch die Ursache war, sondern verschiedene Metalle, die beim Sezieren verwendet wurden.
Einführendes Experiment zur Elektrochemie. Es wird der experimentelle Beweis geführt, dass es sich bei der Reaktion um eine Elektronenübertragungsreaktion (Redox-Reaktion) handeln muss. Dazu werden die entstehenden Eisen-Ionen über das Berliner Blau nachgewiesen. Die Experimente werden auf der Tüpfelplatte durchgeführt. Sie sind zeit- und ressourcensparend, und geeignet als Praktikumsversuch. Wenn der Chemiesaal mit Kamera und Beamer ausgestattet ist, können die Experimente auch im Demonstrationsunterricht eingesetzt werden.
Das Experiment des Verkupferns eines Stahlnagels wird als Grundlage zum Bau einer Galvanischen Zelle und der räumlichen Trennung der Reduktions- und Oxidationsvorgänge verwendet. Die Funktion einer Salzbrücke wird erläutert und das Elektrochemische Potenzial anhand des Elektronendrucks und der unterschiedlichen Lösungstension von Metallen veranschaulicht. Download: (Dateigröße: 1710 kB)
Aufbau und Funktion einer Standard-Wasserstoff-Elektrode werden erläutert. Daneben werden durch Skizzen gestützte Übungen zur Spannungsreihe angeboten. Download: (Dateigröße: 133 kB)
Anhand von Folien werden Vorschläge zur Erarbeitung der Vorgänge in Zink-Kohle-Batterien gemacht und entsprechende Aufgaben formuliert. Durch die Variation der Versuchsbedingungen wird deutlich welchen Einfluss der Elektrolyt auf die Eigenschaften der Batterie hat. Der Aufbau eines Leclanché-Elements wird skizziert. Download: (Dateigröße: 876 kB)
Vorschlag zur Erarbeitung der Vorgänge in einem Blei-Akkumulator. Die an den Elektroden mit der Zeit beobachtbaren Veränderungen werden in einer Foto-Animation veranschaulicht. Versuchsskizzen, weitere Fotos und Aufgaben runden das Angebot ab.
Beispiele zu häufig an Schulen eingesetzten Apparaturen
Mit Nahaufnahmen zu lohnenden Experimenten
Sehr ansprechende Animation zum Daniell-Element (Englisch).
Durch Anklicken der Rubrik: Themen (in der oberen Leiste) kommt man zu einer Auswahl virtueller Experimente. Grundlagen zur Galvanische Zelle und mehrere Experimente zur Spannungsreihe. Nach Durcharbeiten der Animationen dienen Aufgaben zur Selbstkontrolle.
Sehr informative Seiten zur Historie galvanischer Zellen und neuer Entwicklungen. Zahlreiche Beispiele eignen sich als Grundlage für Referate. Sie sind über Links zu erreichen. Einige Beispiele: Daniell-Element, Gravity-Daniell-Element, Leclanché-Element, Voltasche Säule, Primärzellen: Alkali-Mangan-Batterie, Lithiumbatterie, Lithium-Eisensulfid-Batterie, Nickel-Oxyhydroxid-Batterie, Quecksilberoxid-Zink-Batterie, Silberoxid-Zink-Batterie, Zink-Braunstein-Zelle, Zink-Luft-Batterie Sekundärzellen: Bleiakkumulator, Natrium-Schwefel-Akkumulator, Nickel-Cadmium-Akkumulator, Nickel-Lithium-Akkumulator.
Materialien im Netz
Ausgewählte Onlineressourcen zur Elektrochemie

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