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Galvanische Zellen

Versuche - Wasserbatterie - Zitronenbatterie - DANIELL-Element - Galvanische Zellen

Zwei kurze Versuche

Versuch 2a: Die Zitronenbatterie
Durchführung:

  1. Stechen Sie eine Kupfer-Elektrode (1) und eine Zink-Elektrode (2) in eine Zitrone (3).
  2. Verbinden Sie die beiden Elektroden mit einem Voltmeter oder einem kleinen Elektromotor.
Beobachtungen:

Man kann eine Spannung von 0,5 bis 0,8 Volt messen. Ein kleiner Elektromotor fängt an, sich zu drehen.

Mit diesem kleinen Versuch beginne ich stets die Stunde(n) zum Thema "Galvanische Zellen". Die entscheidende Frage ist jetzt:

Wieso kann man hier eine Spannung messen?

Die Vorgänge in der Zitronenbatterie sind gar nicht so einfach zu erklären, weil auch die in dem Zitronensaft enthaltene Säure (genauer: die Oxonium-Ionen) eine wesentliche Rolle bei den elektrochemischen Vorgängen der Stromerzeugung spielen. Daher wollen wir in einem weiteren Versuch eine noch einfachere "Batterie" herstellen, die "Wasserbatterie", wie ich sie immer nenne. Wer sich für die Einzelheiten der Zitronenbatterie interessiert, geht auf die entsprechende Seite.

Versuch 2b: Die "Wasserbatterie"
Durchführung:

In ein Becherglas mit dest. Wasser werden eine Kupferelektrode und eine Zinkelektrode gestellt. Dann schließt man beide Elektroden an ein Voltmeter an.

Beobachtungen:

Man kann auch hier eine Spannung von 0,5 bis 0,8 Volt messen.

Wir brauchen die Zitrone also gar nicht, um eine Spannung zu erzeugen. Leitungswasser oder selbst dest. Wasser reicht völlig aus.

Die Deutung dieses Versuchs ist recht ausführlich, daher habe ich sie auf eine eigene Seite ausgelagert. Für Leute, denen eine kurze und oberflächliche Deutung reicht, habe ich aber den folgenden Abschnitt geschrieben.

Kurze und oberflächliche Erklärung der "Wasserbatterie"

Das Zink hat eine höhere Lösungstension als das Kupfer. Da Zink unedler ist als Kupfer, gibt das Zink mehr Kationen Zn2+ an das Wasser ab als das Kupfer Cu2+-Kationen abgibt. Im Zinkblech entstehen also auch mehr Elektronen pro Zeiteinheit als im Kupferblech, denn für jedes Kation Zn2+ oder Cu2+, das gebildet wird, verbleiben zwei Elektronen in den Metallen. Der "Elektronendruck" im Zink ist also größer als im Kupfer, daher fließen Elektronen vom Zink zum Kupfer, wenn man die beiden Metalle mit einem Draht verbindet. Dieser Strom von Elektronen kann nun Arbeit verrichten, zum Beispiel einen kleinen Motor antreiben oder eine Glühbirne zum Leuchten bringen.

Zitronenbatterie

Versuch:

Ermittlung der Spannungsreihe der Metalle mithilfe einer Zitrone
(U. Helmich im Januar 2017).