Reaktion Leclanché Batterie < anorganische Chemie < Chemie < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) überfällig  | | Datum: | 15:13 Mo 15.06.2009 | | Autor: | Benja91 |
Ich habe diese Frage in keinem anderen Forum gestellt:
Hallo,
bei der Leclanché Batterie hat man ja einen Zinkbecher als Miuspol und als Pluspol einen Graphitstab, welcher von Graphitpulver und Braunstein umgeben ist.
Am Minuspol wird ja das ink oxidiert:
Zn --> [mm] Zn^2+ [/mm] + [mm] 2e^{-}
[/mm]
Am Pluspol wird Braunstein reduziert:
[mm] 2MnO_2 [/mm] + [mm] 2H^{+} [/mm] + [mm] 2e^{-} [/mm] --> 2MnOOH
Im Elektrolyt läuft folgende Reaktion ab:
[mm] NH4^{+} [/mm] + [mm] H_{2}O [/mm] <--> [mm] NH_3 [/mm] + [mm] H_{3}O^{+} [/mm]
Hier werden Hydroniumionen verbraucht. Somit steigt der pH wert.
Im Endeffekt bildet sich aus [mm] ZN^2+ [/mm] und 2Cl^- und [mm] 2NH_3 [/mm] Diamminzinkchlorid [mm] [Zn(NH_3)_2]Cl_2
[/mm]
Während des Betriebes erhöht sich die Konzentration der Zink Ionen, gleichzeitig steigt der pH-Wert. Dadurch wird das Elektrodenpotential am Minuspol größer und am Pluspol verringert es sich. Warum verringert sich das Elektrodenpotential?
"Nach der Belastung deffundieren die neu gebildeten Ionen von den Elektroden in den Elektrolyten und werden durch die anschließenden Sekundärreaktionen gebunden. Die Batterie erholt sich und erreicht annährend wieder ihre Ruhespannung."
Bei einer Diffusion Verteilen sich die Teilchen ja gleichmäßig. Ich verstehe jedoch nicht, was in diesem Absatz gemeint ist. Könnt ihr mir helfen?
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 15:20 Mi 17.06.2009 | | Autor: | matux |
$MATUXTEXT(ueberfaellige_frage)
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 10:16 Fr 19.06.2009 | | Autor: | Benja91 |
Hallo,
ich versuch meine Frage nochmal etwas genauer zu formulieren:
Warum ändert sich das Elektrodenpotential, wenn die Konzentration an Zink steigt?
Gleichzeitig steigt der pH Wert. Am Pluspol verringert sich das Elektrodenpotential. Mir ist nichr klar, warum sich die Elektrodenpotential ändern.
Folglich soll die Batteriespannung, durch die Änderung der Elektrodenpotentiale abnehmen. Aber auch dieser Punkt ist mir nicht klar.
Ich hoffe ihr könnt mir helfen.
Liebe Grüße
Benja
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Hallo Benja91!
Bei der Reaktion wird Zink oxidiert. Es entstehen also [mm]Zn^{2+}[/mm]-Ionen. Deren Konzentration steigt somit. Nach der Nernst-Gleichung steigt somit das Potenzial:
[mm]E(Zn/Zn^{2+}) = E°(Zn/Zn^{2+}) + \bruch{0,059 V}{2} * lg c(Zn^{2+})[/mm]
Aus dem gleichen Grund wird das Potenzial der Kathode geringer:
[mm]E(Mn^{+IV}/Mn^{+III}) = E°(Mn^{+IV}/Mn^{+III}) + 0,059 V *lg (\bruch{c(MnO_2)}{c(MnO(OH))*c(OH^-)})[/mm]
Du siehst daran, dass das Potenzial E kleiner wird, wenn [mm]c(MnO_2)[/mm] sinkt und wenn [mm]c(OH^-)[/mm] steigt (= der pH-Wert steigt).
Ohne Formeln:
Potenzial = Grad der negativen Aufladung der Elektrode
Wenn am Minuspol positive Zink-Ionen gelöst werden, dann bleiben ihre Elektronen im Metall zurück, welches sich dadurch negativer auflädt. Die "negative Aufladung" wird größer, das Potenzial, nach obiger Definition, steigt; Gleiches gilt respektive für den Pluspol.
Spannung = Potenzialdifferenz
Wenn die Potenziale sich ändern, ändert sich auch die Spannung.
Und noch zu deinem ominösen Satz:
"Nach der Belastung diffundieren die neu gebildeten Ionen von den Elektroden in den Elektrolyten und werden durch die anschließenden Sekundärreaktionen gebunden. Die Batterie erholt sich und erreicht annähernd wieder ihre Ruhespannung."
Mit der Sekundärreaktion ist wohl die Bildung des Zink-Komplexes gemeint.
Dadurch werden ja Zink-Ionen aus der Lösung rausgeholt. Die Potenziale gleichen sich wieder an.
Allerdings ist das nicht so einfach, da durch die Bildung des schwerlöslichen Komplexes der Innenwiderstand der Batterie steigt. Bei gleichbleibender Stromstärke sinkt die Spannung!
Liebe Grüße, Sabrina
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 10:07 So 21.06.2009 | | Autor: | Benja91 |
Hallo,
vielen Dank für die klasse Antwort =)
Liebe Grüße
Benja
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