Elektrolyse am beispiel von wasserstoff und sauerstoff

Elektrolyse   -                     "Gesamtheit der in einem elektrochemischen Zwei- oder Mehrphasensystem bei hindurchfließen eines elektrischen Gleichstroms sich abspielenden physikalisch-chemischen Vorgänge und dabei auftretenden stofflichen Umsetzungen." Brockhaus -                     Die Elektrolyse ist eine durch eine elektrische Spannung erzwungene Redoxreaktion.   -                     Ein Elektrolysesystem besteht aus einem Gefäß mit Elektrolytlösung oder Salzschmelzen, in dem sich gegensätzlich gepolte Elektroden befinden. -                     In dieser Flüssigkeit bilden sich Ionen, die sich aufgrund der elektrolytische Dissoziation zur gegensätzlich geladenen Elektrode bewegen. -                     An den Grenzflächen der Elektroden werden die Ionen mit Elektronen gesättigt, bzw. ihnen werden überschüssige Elektronen genommen.

Bei Gasen vereinigen sich jeweils noch 2 elementare Teilchen zu einem Molekül. -                     Problem bei der Elektrolyse: An den Grenzflächen kommt es aufgrund der ablaufenden Reaktion zu einer Grenzflächenspannung, die überwunden werden muss. Diese Spannung ist bei Ionen die Zersetzungsspannung, bei Polarisierten Elektronenbindungen die Überspannung.   Elektrolytlösung: Flüssige Lösung, in der Ionen den Ladungstransport übernehmen.     Elektrolyse von Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff:   Versuchsaufbau: In einem mit Wasser gefülltem Glasbecken befinden sich 2 Elektroden. Über den Elektroden ist jeweils ein Absaugtrichter angebracht, der die Aufgabe hat, Sauerstoff und Wasserstoff räumlich zu trennen.

  Beobachtung: Legt man eine Spannung an, passiert erst mal nichts. Gibt man jedoch eine Säure hinzu, perlt an der Kathode Wasserstoff aus. An der Annode perlt Sauerstoff aus.   Ergebnis: Chemische Formel der Elektrolysereaktion: Kathode: 4 H3O++4e-->2H2+4H2O Anode:    6 H20           ->4H3O++O2+4e-     Reines Wasser kann nicht in Sauerstoff und Wasserstoff umgewandelt werden, da dort Ionen zum Ladungstransport fehlen. Gibt man etwas Säure hinzu, so erhält man eine Strom leitende Elektrolytlösung, die zur Elektrolyse von Wasserstoff und Sauerstoff geeignet ist.  

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