Elektrolyse
- Warum braucht die Elektrolyse eine Mindestspannung?
- Welche Produkte entstehen an welcher Elektrode?
Elektrolyse einer NaCl-Lösung
Elektrolyse einer NaCl-Lösung mit einer 4.5 Volt Batterie.
Materialien
Salz, Wasser, Graphitminen, 4.5 Volt Batterie, leitfähiger Draht, Indikator (wenn vorhanden)
Anleitung
Mit Salz und Wasser wird eine NaCl-Lösung hergestellt, wobei die Konzentration keine Rolle spielt. Der Lösung kann Indikator zugegeben werden. Die Graphitminen werden mit dem Draht mit der Batterie verbunden, an beide Pole wird eine Graphitmine angeschlossen. Die beiden Graphitminen werden anschliessend in die Lösung gehalten, wobei sie sich nicht berühren dürfen.
Halte deine Beobachtungen fest und erkläre, was passiert. Gebe die Redoxgleichung an. Du kannst die elektrochemische Spannungsreihe als Hilfe benutzen.
Erklärung von Serlo Education e. V., lizenziert unter CC BY-SA 4.0 – Original bei Serlo, CC BY-SA 4.0, übernommen am 2026-09-03.
Schlau Fassung
Elektrolyse
- Bei der Elektrolyse erzwingt elektrische Energie eine Redoxreaktion, die freiwillig nicht abliefe. Sie ist die Umkehrung der galvanischen Zelle.
- Aufbau: Zwei Elektroden tauchen in eine Schmelze oder Lösung, die Ionen enthält. Die Kationen (positiv) wandern zur negativen Kathode und werden dort reduziert; die Anionen wandern zur Anode und werden oxidiert.
- Beispiel Wasser: An der Kathode entsteht Wasserstoff, an der Anode Sauerstoff – und zwar im Volumenverhältnis 2 : 1, genau wie es die Formel \(\mathrm{H_2O}\) erwarten lässt.
- Die Zersetzungsspannung ist die Mindestspannung, unter der nichts geschieht. Sie entspricht der Spannung, die dieselbe Reaktion als galvanische Zelle liefern würde – man muss diese Gegenspannung erst überwinden.
- Technische Bedeutung: Aluminium wird ausschließlich durch Elektrolyse gewonnen (Schmelzflusselektrolyse), ebenso Chlor und Natronlauge. Auch Galvanisieren – Verchromen, Vergolden – ist eine Elektrolyse.
Aufgaben
- Welches Gas entsteht bei der Wasserelektrolyse an der Kathode?
Lösung
Wasserstoff. - Warum ist das Volumenverhältnis 2 : 1?
Lösung
Aus zwei Wassermolekülen entstehen zwei Wasserstoff- und ein Sauerstoffmolekül – das Verhältnis der Gleichung \(2\,\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\,\mathrm{H_2} + \mathrm{O_2}\). - Warum fließt unterhalb der Zersetzungsspannung praktisch kein Strom?
Lösung
Die entstehende Gegenspannung ist größer als die angelegte; die Reaktion kann nicht ablaufen.
Weiterführende Aufgaben
- Führt eine Wasserelektrolyse durch, fangt beide Gase getrennt auf und prüft sie mit Glimmspan- und Knallgasprobe.