Was ist daniell-element?

Daniell-Element

Das Daniell-Element ist eine elektrochemische Zelle, die chemische Energie in elektrische Energie umwandelt. Es ist ein klassisches Beispiel für eine galvanische Zelle. Sie besteht aus zwei Halbzellen:

• Zink-Halbzelle: Eine Zinkelektrode taucht in eine Zinksulfatlösung (ZnSO₄) ein. Hier findet die Oxidation von Zink statt: Zn → Zn²⁺ + 2e⁻. (siehe: https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Oxidation)

• Kupfer-Halbzelle: Eine Kupferelektrode taucht in eine Kupfersulfatlösung (CuSO₄) ein. Hier findet die Reduktion von Kupfer-Ionen statt: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu. (siehe: https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Reduktion)

Elektrolytbrücke: Die beiden Halbzellen sind durch eine Elektrolytbrücke verbunden. Diese Brücke enthält typischerweise eine gesättigte Salzlösung (z.B. KCl oder NH₄NO₃), die Ionen transportiert, um die Ladungsneutralität in den Halbzellen aufrechtzuerhalten. Ohne die Elektrolytbrücke würde sich die Reaktion schnell selbst zum Stillstand bringen. (siehe: https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Elektrolytbrücke)

Funktionsweise:

Durch die Oxidation von Zink in der Zink-Halbzelle werden Elektronen freigesetzt. Diese Elektronen fließen über einen externen Stromkreis zur Kupfer-Halbzelle, wo sie für die Reduktion von Kupfer-Ionen benötigt werden. Der Fluss der Elektronen erzeugt einen elektrischen Strom. Die Ionen in der Elektrolytbrücke gleichen die Ladungsunterschiede in den Halbzellen aus. Die Sulfat-Anionen (SO₄²⁻) wandern von der Kupferhalbzelle in die Zinkhalbzelle, um den Überschuss an Zinkionen auszugleichen. Kationen (z.B. K⁺) aus der Elektrolytbrücke wandern in die Kupferhalbzelle um den Abnahme an Cu²⁺ Ionen auszugleichen.

Zellpotential:

Das Zellpotential des Daniell-Elements beträgt unter Standardbedingungen etwa 1,1 V. Dieses Potential ist die Differenz der Standardpotentiale der beiden Halbzellen. (siehe: https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Zellpotential)

Bedeutung:

Das Daniell-Element ist ein wichtiger Meilenstein in der Entwicklung von Batterien und elektrochemischen Zellen. Es demonstriert die grundlegenden Prinzipien der galvanischen Zelle und diente als Grundlage für die Entwicklung moderner Batterietechnologien.