Elektrolyse < Chemie < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 10:41 So 25.06.2006 | | Autor: | SusaSch |
| Aufgabe | | Elektrolyse von Natriumsulfat, Schwefelsäure und Aluminiumoxid |
Hallo
Also ich schreibe am Mittwoch eine Klausur und habe ein riesiges Problem weil ich das mit der Elektrolyse einfach nich richtig verstehe.
Unzwar steht in meinem Heft einfach nur
<<aluminiumoxidschmelze und darunter folgende Gleichung
KAthode: Al3+ + e- > AL /*4
Anode: 2O2- > O2 +4e- /*3
Gesamt: 4 Al +6O2- >3=2 + 4 Al
Bei der Aufgabe mit Schwefelsäure habe ich gar nichts. Vielleicht kann die mir ja jemand mal aufstellen.
Natriumsulfat
Kathode:
Na+ +e- > Na
2H2O + 2e- >H2 +2OH-
Anode:
2 So42- >S2O82- +2e-
2H2O > O2 + 4 H+ + 2e-
Ich habe ehrlichgesagt keine Ahnung wie man auch nur auf eine dieser Gleichungen kommt. Außerdem warum sind es im unterenfall 4 Gleichungen?
Wäre über eine Erklärung wie man darauf kommt und vll ein paar Tips sehr dankbar
Gruß Susi
Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 14:00 So 25.06.2006 | | Autor: | ardik |
Hallo Susi,
ist Dir geläufig, wie Salze aufgebaut sind (Stichwort: Ionen, was sind Ionen eigentlich?), was mit ihnen passiert, wenn man sie in Wasser löst oder sie sehr hoch, bis zum Schmelzen, erhitzt?
Warum eine Salzlösung überhaupt Strom leitet?
Was auch mit Schwefelsäure-Molekülen [mm] ($H_2SO_4$) [/mm] in Wasser passiert?
Ich mag jetzt keinen Roman darüber schreiben, falls Dir das schon klar ist, oder Du's Dir eben selbst in Erinnerung rufen kannst. Aber zum Verständnis ist's absolut wichtig.
Hilf mir / uns mal kurz, Deinen Kenntnisstand einzuschätzen, dann komt ausführlich Antwort! 
Schöne Grüße,
ardik
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 23:14 So 25.06.2006 | | Autor: | SusaSch |
Hey
Na ja was Ionen sind und wie Salze aufgebaut sind das kann ich mir in erinnerung rufen. Alles andere also was mit ihnen in wasser passiert und so gar nicht. Mein problem ist das ich in dieser unterrichtsstunde krank war ich also bis auf diesen heftaufschrieb auf nichts zurückgreifen kann.
PS. Schnelle antworten sind von nöten mir läuft die zeit davon :(
Gruß susi
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 03:50 Mo 26.06.2006 | | Autor: | ardik |
Hallo Susi,
in Anbetracht der Uhrzeit zumindest ein paar kurze Hinweise, der Einfachheit halber zunächst am Beispiel Kochsalz (NaCl).
NaCl besteht aus positiv geladenen $Na^+$-Ionen, denen also ein Elektron fehlt und negativ geladenen $Cl^-$-Ionen, die ein Elektron zu viel haben. Im Salzkristall "kleben" diese fest aneinander, da sich entgegengesetzte Ladungen (stark) anziehen (Ionenbindung). Beim Lösen in Wasser trennen sie sich und schwimmen einzeln (genau genommen: von Wassermolekülen umgeben) in der Lösung herum. Auch durch sehr starker Erhitzung gelingt es, die feste Ionenbindung zu lösen, so dass die einzelnen Ionen gegeneinander verschoben werden können -> das Salz schmilzt.
Nun legt man eine Spannung an die Lösung bzw. die Schmelze.
An der neg. geladenen Elektrode ("Kathode") besteht ein Überschuss an Elektronen, an der positiv geladenen ("Anode") ein Mangel. Die pos. geladenen $Na^+$-Ionen werden also von der neg. Kathode angezogen (und heißen deshalb Kationen), die neg. geladenen $CL^-$-Anionen von der pos. Anode.
Wenn ein $Na^+$-Ion, dem ja ein Elektron fehlt, die Kathode berührt, übernimmt es von dieser ein Elektron: $Na^+ + e^- [mm] \to [/mm] Na$
Entsprechend gibt das $Cl^-$-Ion sein überschüssiges Elektron an die Anode ab: $Cl^- [mm] \to [/mm] Cl + e^-$
Entsprechendes findet in der Aluminiumoxis-Schmelze statt. Dort sind pos. geladene [mm] $Al^{3+}$-Ionen [/mm] und neg. geladene [mm] $O^{2-}$-Ionen [/mm] vorhanden, die von den jeweiligen Elektroden angezogen werden und dort Elektronen aufnehmen oder abgeben.
Und Entsprechendes findet in Lösungen von Natriumsulfat und von Schwefelsäure statt, alledings spielt hier zusätzlich noch das als Lösungsmittel ja vorhandene Wasser mit, dazu unten mehr.
Natriumsulfat spaltet sich beim Lösen in Natrium- und Sulfat-Ionen: [mm] $Na_2SO_4 \to [/mm] 2Na^+ + [mm] SO_4^{2-}$
[/mm]
Es passiert dann praktisch das Gleiche wie oben beschrieben. Wie das Sulfat an der Anode reagiert, muss man (in der Schule) einfach mal gelernt haben, Du hast es ja in Deiner Gleichung...
Schwefelsäure [mm] H_2SO_4 [/mm] spaltet sich in Wasser ganz ähnlich: [mm] $H_2SO_4 \to [/mm] 2H^+ + [mm] SO_4^{2-}$ [/mm] und dann geht's wie bisher weiter...
Das Wasser selbst ist etwas ein Spezialfall. Die Formeln in Deiner Lösung erscheinen mir zumindest ungewöhnlich.
Man muss wissen, dass im Wasser ein kleiner Teil der Wassermoleküle sich auch aufspaltet: $H_2O [mm] \to [/mm] H^+ + OH^-$. Damit passiert bei der Elektrolyse dann wieder das Gleiche wie oben.
In einer Salzlösung wirkt die Elektrolyse nun sowohl auf die Salz-Ionen, als auch auf die "Wasser-Ionen". Beide Reaktionen finden parallel und praktisch unabhängig voneinander statt. Daher die vier Gleichungen in Deinem Beispiel. Wenn man in die selbe Lösung noch ein paar andere Salze (o.ä.) kippen würde, so gäbe es noch ein paar mehr Gleichungen...
Noch eine Anmerkung zu den Hs: Die positiven$ H^+$-Ionen (na, eigentlich sind's $H_3O^+$-Ionen, aber das ist eine andere Geschichte) nehmen an der Kathode ein Elektron auf: $H^+ + e^- [mm] \to [/mm] H$. Allerdings gibt es keinen atomaren Wasserstoff. Wasserstoff als Gas ist immer ein Molekül aus zwei Atomen: [mm] $H_2$. [/mm] Also verbinden sich immer zwei dieser entstandenen H-Atome zu einem [mm] $H_2$-Molekül.
[/mm]
Und noch einen Anmerkung zu der dreizeiligen Aluminiumoxid-"Rechnung" am Anfang Deiner Beispiele: An der Kathode werden immer nur soviel Elektronen abgegeben, wie an der Anode aufgenommen werden. Da aber ein [mm] $Al^{3+}$-Ion [/mm] ja drei Elektronen aufnimmt, ein [mm] $O^{2-}$-Ion [/mm] aber nur zwei abgibt, müssen also auf zwei Al-Ionen drei O-Ionen kommen, damit das ganze ausgeglichen ist.
Hoffe (und bin zuversichtlich ), ich konnte einiges klarer machen.
Schöne Grüße,
ardik
PS:
Wegen der Zeit nicht mehr sorgfältig korrekturgelesen. Hoffe ich habe nicht zuviele Fehler geschrieben...
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