Galvanische Zelle (3D)
Über diese App
Daniell-Element und jede andere Kombination aus Zn, Cu, Ag, Pb, Fe und Mg: Elektronen laufen nur im Draht, Ionen durch die Salzbrücke. Stromkreis schließen, Brücke herausziehen, Konzentration ändern und nach Nernst rechnen, im Zeitraffer bis ΔE = 0 laufen lassen. Mit Spannungsreihe, Lupe auf die Elektrode und Vorhersageaufgaben zum Minuspol.
Mit Erklärmodus: Ein KI-Tutor führt dich durch die App, zeigt in der Szene, worauf es ankommt, und beantwortet deine Fragen.
Worum es geht
Eine galvanische Zelle gewinnt elektrische Energie aus einer Redoxreaktion, deren Teilreaktionen räumlich getrennt ablaufen. In der Halbzelle mit dem kleineren Potenzial werden Metallatome oxidiert (Anode, Minuspol), in der anderen werden Metallionen reduziert (Kathode, Pluspol). Die Zellspannung ist die Differenz der Potenziale: ΔE = E(Kathode) − E(Anode). Beim Daniell-Element aus Zink und Kupfer sind das unter Standardbedingungen 1,10 V.
Was die App zeigt
Zwei Halbzellen stehen in 3D auf dem Tisch, dazu Draht, Schalter, Lampe, Voltmeter und Salzbrücke. Elektronen laufen nur im Draht, Kationen und Anionen wandern in Lösung und Brücke. Die Elektroden ändern sichtbar ihre Masse, die blaue Kupfersulfatlösung verblasst. Auf der Spannungsreihe liest du E und ΔE ab, die Nernst-Rechnung steht Zeile für Zeile daneben. Eine Lupe zeigt die Elektrodenoberfläche auf Teilchenebene.
Was du ausprobieren kannst
Wähle je Halbzelle Zn, Cu, Ag, Pb, Fe oder Mg und ändere die Konzentrationen. Schließe den Stromkreis und ziehe dann die Salzbrücke heraus: Der Elektronenfluss stockt sofort. Lass die Zelle bis ΔE = 0 laufen und vergleiche Ladung und Massen. Baue eine Konzentrationszelle. In den Vorhersageaufgaben sagst du Minuspol, Spannung und Ladungsträger voraus und bekommst eine begründete Rückmeldung.
Häufige Fragen
- Wie funktioniert das Daniell-Element?
- Zink gibt Elektronen ab und geht als Zn²⁺ in Lösung. Die Elektronen fließen durch den Draht zum Kupfer, dort nehmen Cu²⁺-Ionen sie auf und scheiden sich als Kupfer ab. Die Salzbrücke gleicht die Ladung der Lösungen durch wandernde Ionen aus. Unter Standardbedingungen beträgt die Spannung 1,10 V.
- Wo ist bei einer galvanischen Zelle der Minuspol?
- Der Minuspol ist die Halbzelle mit dem kleineren Potenzial. Dort läuft die Oxidation, die Elektrode heißt Anode. Bei gleichen Metallen, also in einer Konzentrationszelle, ist es die Seite mit der verdünnteren Lösung.
- Fließen Elektronen durch die Salzbrücke?
- Nein. In Lösung und Salzbrücke tragen Ionen die Ladung, Elektronen fließen nur durch Metall. Anionen wandern zum Minuspol, Kationen zum Pluspol. Ohne Brücke laden sich die Lösungen auf und der Elektronenfluss stockt.
- Was kann ich in der App mit der Nernst-Gleichung machen?
- Du änderst die Konzentration jeder Halbzelle und siehst sofort, wie sich E nach E = E° + (0,059 V / z) · lg c und damit ΔE ändert. Die Rechnung steht im Panel Nernst, die Potenziale wandern auf der Spannungsreihe mit.
Fach: Chemie
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