Elektrizitätslehre

Elektrische Grundgrößen

Elektrochemische Spannungsreihe

  • Was bedeuten eigentlich Volt …
  • … und Ampère?
  • … und was hat es mit dem OHMschen Gesetz auf sich?
  • Wie funktionieren elektrische Messgeräte?

Elektrochemische Spannungsreihe

1 Aufbau und Funktionsweise einer elektrochemischen Spannungsquelle

Die Animation in Abb. 1 zeigt den Aufbau und die Funktionsweise einer elektrochemischen Spannungsquelle.

Taucht man zwei verschiedene Metalle in einen Elektrolyten, so entsteht dadurch in der Regel eine Spannungsquelle mit einer für die jeweilige Kombination charakteristischen Spannung.

Da das Aufschreiben der Spannungen zwischen allen denkbaren Kombinationen zu aufwändig wäre, gibt man bei der elektrochemischen Spannungsreihe jeweils die Spannung zwischen einem Metall und einer Standard-Wasserstoffelektrode an.

 

 

Element
Au
Hg
Ag
Cu
H2
Pb
Ni
Zn
Mg
Li
Spannung in V
+1,50
+0,85
+0,80
+0,34
0
-0,13
-0,25
-0,76
-2,36
-3,04

Spannung zwischen zwei Elektroden

Will man nun die Spannung eines Elementes wissen, bei dem z. B. eine Kupferelektrode und eine Zinkelektrode in verdünnte Schwefelsäure getaucht wird, so hat man nur die Differenz der in der Reihe angegebenen Spannungen zu bilden:

\(U_{\rm{Cu-Zn}}= + 0{,}34\,\rm{V} - \left(- 0{,}76\,\rm{V}\right) = 1{,}1\,\rm{V}\)

Dies bedeutet, dass die Spannung einer Kupfer-Zink-Batterie etwa ein Volt beträgt.

Anwendung in der Technik

Ein wichtiges Beispiel für den Nutzen der Sapnnungsreihe stammt aus der Schiffstechnik. Schiffsschrauben bestehen häufig aus Sondermessing. Um das gegen Messing unedlere Eisen des Schiffsrumpfes zu schützen, bringt man am Rumpf Zinkplatten an. Diese bilden den negativen Pol, werden mit der Zeit zerfressen und schützen so das Eisen. Durch langsames auflösen des unedlen Metalls und Elektronenübertragung auf das Eisen wird die Oxidation des Eisens solange unterbunden, bis sich das unedle Metall vollständig aufgelöst hat.

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