Was ist elektrochemische spannungsreihe?

Elektrochemische Spannungsreihe

Die elektrochemische Spannungsreihe, auch Redoxreihe genannt, ist eine Anordnung von Stoffen (meist Metalle und Nichtmetalle) nach ihren Standardelektrodenpotentialen. Diese Potentiale werden relativ zur Standardwasserstoffelektrode (SHE) gemessen und geben Auskunft über die Redoxfähigkeit eines Stoffes.

Prinzip:

• Standardelektrodenpotential (E⁰): Das Potential, das eine Elektrode (bestehend aus einem Metall und seiner Ionen in einer Lösung mit einer Aktivität von 1 mol/l) gegenüber der Standardwasserstoffelektrode bei 25 °C (298 K) und einem Druck von 1013 hPa annimmt.
• Anordnung: Die Stoffe werden in der Spannungsreihe nach steigendem (oder fallendem) Standardelektrodenpotential angeordnet.
• Redoxverhalten: Stoffe mit einem negativeren Standardelektrodenpotential sind unedler und leichter oxidierbar (stärkere Reduktionsmittel). Stoffe mit einem positiveren Standardelektrodenpotential sind edler und leichter reduzierbar (stärkere Oxidationsmittel).

Wichtige Konzepte und Anwendungen:

• Standardelektrodenpotential: (https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Standardelektrodenpotential) Definiert die relative Reduktionsfähigkeit eines Stoffes.
• Redoxreaktionen: (https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Redoxreaktionen) Die Spannungsreihe ermöglicht die Vorhersage, ob eine Redoxreaktion spontan abläuft. Ein unedleres Metall kann ein edleres Metall aus seinen Salzlösungen verdrängen.
• Korrosion: (https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Korrosion) Die Spannungsreihe hilft, Korrosionsprozesse zu verstehen und zu verhindern. Uneedlere Metalle korrodieren leichter, wenn sie mit edleren Metallen in Kontakt stehen.
• Batterien und Akkumulatoren: (https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Batterien%20und%20Akkumulatoren) Die Spannungsreihe spielt eine wichtige Rolle bei der Auswahl geeigneter Materialien für Elektroden in Batterien und Akkumulatoren, um eine hohe Zellspannung und Kapazität zu erreichen.
• Elektrolyse: (https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Elektrolyse) Die Spannungsreihe hilft bei der Vorhersage, welche Stoffe bei der Elektrolyse zuerst an den Elektroden abgeschieden werden.

Beispielhafte Anordnung (Auszug):

Die folgende Tabelle zeigt einen vereinfachten Auszug der elektrochemischen Spannungsreihe für einige Metalle (reduzierte Form):

Halbreaktion	E⁰ (V)
Li⁺(aq) + e⁻ → Li(s)	-3,04
K⁺(aq) + e⁻ → K(s)	-2,93
Ca²⁺(aq) + 2e⁻ → Ca(s)	-2,87
Na⁺(aq) + e⁻ → Na(s)	-2,71
Mg²⁺(aq) + 2e⁻ → Mg(s)	-2,37
Al³⁺(aq) + 3e⁻ → Al(s)	-1,66
Zn²⁺(aq) + 2e⁻ → Zn(s)	-0,76
Fe²⁺(aq) + 2e⁻ → Fe(s)	-0,44
Ni²⁺(aq) + 2e⁻ → Ni(s)	-0,25
Sn²⁺(aq) + 2e⁻ → Sn(s)	-0,14
Pb²⁺(aq) + 2e⁻ → Pb(s)	-0,13
2H⁺(aq) + 2e⁻ → H₂(g)	0,00
Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s)	+0,34
Ag⁺(aq) + e⁻ → Ag(s)	+0,80
Au³⁺(aq) + 3e⁻ → Au(s)	+1,50

Wichtiger Hinweis: Die Spannungsreihe gilt unter Standardbedingungen. Abweichungen in Temperatur, Konzentration und pH-Wert können die Potentiale und somit die Reaktivität beeinflussen.