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Alt 12.01.2017, 14:07   #1   Druckbare Version zeigen
carbonicacid  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 33
Frage Wozu ZnSO4 in Daniell-Element & warum Diaphragma?

Hallo,
muss gerade das Daniell-Element wiederholen und habe iwie einige grundlegende Verständnisprobleme.

1. Warum ist Zn2+SO42- der Elektrolyt der Zink-Halbzelle?
In der Zink-Halbzelle gehen ja die Elektronen rüber zum Kupfer, da es im Stab weniger Elektronen hat (Lösungstension). Die Zn2+-Ionen gehen dann weg vom Zink-Stab, da das Verhälnis Zink-Stab-Elektronen zu Zn2+-Ionen sonst zu positiv wird. Parallel passiert das Gegenteil beim Kupfer-Stab: Dort gibt es mehr Elektronen im Kupfer-Stab als Cu2+-Ionen, daher reagieren einige Elektronen mit Cu2+ zu Cu, das sich auch am Stab anlagert. Das ganze wiederholt sich jetzt, da sich die wg. Lösungstension herrschende Gleichgewicht wiedereinstellt, also beim Zink-Stab mehr in Lösung gehen als beim Kupfer-Stab etc. (eigtl. kein Kreislauf, sondern kontinuierlich alle Schritte).
Jetzt mein Problem: In der Kupfer-Halbzelle gibt es ja neben dem Kupfer-Stab auch Cu2+SO42-. Das ist logisch, da man ja erst dadurch Kupfer gewinnt, das das Cu2+ aus der Lösung an die Elektrode geht, sonst würde man ja einfach nur das Kupfer gewinnen, das durch die Lösungstension weggegangen ist. Auch das SO42- braucht man, es ist das Gegenion zum entstandenen Zn2+.
Aber wofür ist bitte das Zn2+SO42-. Das Zink will man doch nur damit man seine Elektronen an das Kupfer geben kann, nur Zn2+ kann ja gar nichts abgeben? Das ist doch schon oxidiert.
Oder kann in der Zink-Halbzelle jeder Elektrolyt verwendet werden, in der Kupfer-Halbzelle muss er aber oxidiertes Kupfer enthalten?

2. Wofür ist das Diaphragma gut?
Es lässt ja nur Ionen durch. Ionen müssen auch wandern, damit das SO42- (aus Cu2+SO42-) und das Zn2+ (aus Zink-Stab) "reagieren" können, sonst würde die Zink-Halbzelle sehr positiv und die Kupfer-Halbzelle sehr negativ. Aber so wie ich das sehe sind in dem gesamten Daniell-Element immer die folgenden 3 Moleküle in Lösung SO42- u. Zn2+ u. Cu2+: Also alles 3 Ionen -> Können doch so oder so durch die Membran, also warum überhaupt die Arbeit machen eine einzubauen?

Ich nehme mal an es gibt einfache Erklärungen, aber ich kenne sie halt nicht. Vielen Dank für alle Hilfe
carbonicacid ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.01.2017, 14:45   #2   Druckbare Version zeigen
Nobby Männlich
Mitglied
Beiträge: 15.244
AW: Wozu ZnSO4 in Daniell-Element & warum Diaphragma?

Zitat:
Zitat von carbonicacid Beitrag anzeigen
Hallo,
muss gerade das Daniell-Element wiederholen und habe iwie einige grundlegende Verständnisprobleme.

1. Warum ist Zn2+SO42- der Elektrolyt der Zink-Halbzelle?
In der Zink-Halbzelle gehen ja die Elektronen rüber zum Kupfer, da es im Stab weniger Elektronen hat (Lösungstension). Die Zn2+-Ionen gehen dann weg vom Zink-Stab, da das Verhälnis Zink-Stab-Elektronen zu Zn2+-Ionen sonst zu positiv wird. Parallel passiert das Gegenteil beim Kupfer-Stab: Dort gibt es mehr Elektronen im Kupfer-Stab als Cu2+-Ionen, daher reagieren einige Elektronen mit Cu2+ zu Cu, das sich auch am Stab anlagert. Das ganze wiederholt sich jetzt, da sich die wg. Lösungstension herrschende Gleichgewicht wiedereinstellt, also beim Zink-Stab mehr in Lösung gehen als beim Kupfer-Stab etc. (eigtl. kein Kreislauf, sondern kontinuierlich alle Schritte).
Jetzt mein Problem: In der Kupfer-Halbzelle gibt es ja neben dem Kupfer-Stab auch Cu2+SO42-. Das ist logisch, da man ja erst dadurch Kupfer gewinnt, das das Cu2+ aus der Lösung an die Elektrode geht, sonst würde man ja einfach nur das Kupfer gewinnen, das durch die Lösungstension weggegangen ist. Auch das SO42- braucht man, es ist das Gegenion zum entstandenen Zn2+.
Aber wofür ist bitte das Zn2+SO42-. Das Zink will man doch nur damit man seine Elektronen an das Kupfer geben kann, nur Zn2+ kann ja gar nichts abgeben? Das ist doch schon oxidiert.
Oder kann in der Zink-Halbzelle jeder Elektrolyt verwendet werden, in der Kupfer-Halbzelle muss er aber oxidiertes Kupfer enthalten?

2. Wofür ist das Diaphragma gut?
Es lässt ja nur Ionen durch. Ionen müssen auch wandern, damit das SO42- (aus Cu2+SO42-) und das Zn2+ (aus Zink-Stab) "reagieren" können, sonst würde die Zink-Halbzelle sehr positiv und die Kupfer-Halbzelle sehr negativ. Aber so wie ich das sehe sind in dem gesamten Daniell-Element immer die folgenden 3 Moleküle in Lösung SO42- u. Zn2+ u. Cu2+: Also alles 3 Ionen -> Können doch so oder so durch die Membran, also warum überhaupt die Arbeit machen eine einzubauen?

Ich nehme mal an es gibt einfache Erklärungen, aber ich kenne sie halt nicht. Vielen Dank für alle Hilfe
Das Diaphraphma trennt den Kupferzellenabteil vom Zinkzellenabteil. Durch das Diaphragma wandert eigendlich nur das Sulfat. Daher erklärt sich auch Deine erste Frage. Im Zinkzellenabteil muß Zink ja in Lösung gehen, daher haben wir Sulfat und das bildet halt Zinksulfat, auf der Kupferseite eben umgekehrt Kupfersulfat, woraus sich Kupfer abscheidet.
__________________
Vena lausa moris pax drux bis totis
Nobby ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.01.2017, 15:57   #3   Druckbare Version zeigen
carbonicacid  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 33
AW: Wozu ZnSO4 in Daniell-Element & warum Diaphragma?

Erstmal vielen Dank für deine Antwort.
Habe aber glaube ich das ganze noch nicht ganz verstanden.
Zitat:
Zitat von Nobby Beitrag anzeigen
Das Diaphraphma trennt den Kupferzellenabteil vom Zinkzellenabteil. Durch das Diaphragma wandert eigendlich nur das Sulfat.
Gut, macht deutlich mehr Sinn wenn nur das Sulfat wandert einfach statt allem was drin ist, ist in unserem Buch dann wohl falsch/missverständlich dargestellt.
Der Sinn des Diaphragma ist dann das nicht "aus versehen" Zn2+ in die Kupfer-Halbzelle gelangt und dort dann in geringerm Maße reduziert wird und den Kupfer-Stab verunreinigt? (Und das kein Cu2+ in die Zink-Kammer gelangt und damit die [Cu2+] in der Kupfer-Halbzelle höher ist und die Reduktion eher passiert.) Für mich macht es Sinn, aber denke das es falsch ist, denn ich lese immer iwas von Kurzschluss.

Zitat:
Zitat von Nobby Beitrag anzeigen
Daher erklärt sich auch Deine erste Frage. Im Zinkzellenabteil muß Zink ja in Lösung gehen, daher haben wir Sulfat und das bildet halt Zinksulfat, auf der Kupferseite eben umgekehrt Kupfersulfat, woraus sich Kupfer abscheidet.
Also Zink muss in Lösung gehen klar und dafür muss die Lösung mind. bissl. polar sein. Aber muss man Zn2+SO42- nehmen? Oder könnte ich auch z.B. NaCl in der Zink-Halbzelle nehmen und in Kupfer-Halbzelle Cu2+SO42-? Dann würde doch der Prozess ganz normal ablaufen, das Cu2+ wird reduziert am Kupferstab, dadurch würde das SO42- nicht mehr als Gegenion gebraucht werden und würde stattdessen in die Zink-Halbzelle diffundieren, wo es das Gegenion zum abgeschiedenen Zn2+ wäre?

MFG
carbonicacid ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.01.2017, 16:35   #4   Druckbare Version zeigen
Nobby Männlich
Mitglied
Beiträge: 15.244
AW: Wozu ZnSO4 in Daniell-Element & warum Diaphragma?

Hier mal schauen:


http://images.google.de/imgres?imgurl=https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/20/Daniell-Element.jpg/220px-Daniell-Element.jpg&imgrefurl=https://de.wikipedia.org/wiki/Daniell-Element&h=187&w=220&tbnid=gmJK5ThMaBGZ2M:&vet=1&tbnh=149&tbnw=176&docid=SrxTZdZxkGRezM&client=firefox-b&usg=__4pgtO2w_BRqFbUeCIqW6wKjSXUU=&sa=X&ved=0ahUKEwjj-u_P6bzRAhWHkCwKHaTyAo8Q9QEIIzAA
__________________
Vena lausa moris pax drux bis totis
Nobby ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 13.01.2017, 13:44   #5   Druckbare Version zeigen
carbonicacid  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 33
AW: Wozu ZnSO4 in Daniell-Element & warum Diaphragma?

Ok, also das mit dem Diaphragma hat sich vmtl. erledigt. Wäre wohl nicht so gut wenn das [Cu2+] (aus Cu2+SO42-) mit dem Zink-Stab direkt reagiert.

Zitat:
Ein Zinkstab (Z in der Abbildung) im Inneren der Zelle taucht in eine Lösung aus verdünnter Schwefelsäure.
[Diese befand sich in historischen Bauformen in einem Behälter aus porösem Steingut (P), welcher seinerseits im Außenbereich in eine konzentrierte oder noch besser gesättigte Lösung aus Kupfersulfat getaucht ist. In die Kupfersulfatlösung taucht die zweite Elektrode aus Kupfer, C, ausgeführt als zylinderförmig gebogenes Kupferblech. Die gesamte Zelle ist in einem Außenbehälter J untergebracht.]
Also nach Wikipedia würde ja auch Schwefelsäure statt Zinksulfat gehen, so wie ich das jetzt verstehe. Aber wieso wird dann standartmäßig nicht einfach die günstigste Ionen-aufnehmende Lösung genommen als Elektrolyt für die Zink-Halbzelle, z.B. in dem man bissl Kochsalz in Wasser löst statt Zinksulfat einzufüllen.
Also später entsteht ja so oder so Zink-Sulfat, daher geht es einfach nur darum Nebenreaktionen durch z.B. Na+Cl- zu verhindern oder sowas?

MFG
carbonicacid ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 14.01.2017, 13:16   #6   Druckbare Version zeigen
carbonicacid  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 33
AW: Wozu ZnSO4 in Daniell-Element & warum Diaphragma?

. push .
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Alt 17.01.2017, 15:37   #7   Druckbare Version zeigen
carbonicacid  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 33
AW: Wozu ZnSO4 in Daniell-Element & warum Diaphragma?

. push .
carbonicacid ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 17.01.2017, 15:44   #8   Druckbare Version zeigen
Muzmuz  
Mitglied
Beiträge: 5.976
AW: Wozu ZnSO4 in Daniell-Element & warum Diaphragma?

Kommt darauf an, ob das Element einfach nur irgendeine Spannung liefern soll oder eine definierte.
Berechne doch einmal die Zellspannung, wenn [Zn2+] gegen 0 geht.
Muzmuz ist offline   Mit Zitat antworten
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daniell-element, diaphragma, halbzelle, kupfer, zink

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