Grundlagen der Bindungslehre

34. Die Ionenwanderung

Die Beobachtung der Ionenwanderung.

Ein mit Kaliumchloridlösung getränktes Filterpapier wird an den Enden mit je einem gefalteten Kupferblech über Krokodilklemmen an eine Stromquelle von ungefähr 40 V Gleichspannung angeschlossen. Über die Mitte des Papiers legt man einen Wollfaden, der mit einer Lösung von Kupfersulfat in Ammoniakwasser und mit einer Kaliumchromatlösung getränkt ist. Sofort nach Auflegen des Fadens wird der Strom eingeschaltet.

Im elektrischen Feld wandern die positiv geladenen Ionen zum -Pol (Kathode); sie werden Kationen genannt. Die negativ geladenen Ionen wandern zum +Pol (Anode); sie werden Anionen genannt.

In der Lösung, mit der der Wollfaden in Versuch getränkt wurde, befinden sich Kupferionen und Chromationen:

CuSO4	H2O	Cu2+(aq) + SO42–(aq)
Kupfersulfat		Kupferion	Sulfation

K2CrO4	H2O	2K+(aq) + CrO42–(aq)
Kaliumchromat		Kaliumion	Chromation

Kupferionen verbinden sich mit Ammoniakmolekülen (NH₃) zu tiefblau gefärbten Ionen. Mit diesem chemischen Vorgang wollen wir uns jetzt nicht befassen. Wichtig ist nur, dass in unserem Versuch das Kupferion an der tiefblauen Farbe zu erkennen ist. Das Chromation (CrO₄^2-) ist gelb. Wird der Gleichstrom eingeschaltet, so bewegt sich - vom Wollfaden ausgehend - ein blauer Fleck zum einen Kupferblech und ein gelber Fleck zum anderen Kupferblech. Der blaue Fleck stammt von den Kupferionen, der gelbe Fleck von den Chromationen.

34.1 Beobachtung der Ionenwanderung. Links zu Beginn des Versuches. Rechts nach etwa 10 minütiger Einwirkung des elektrischen Stroms

Definiere die Begriffe Kathode und Kation, Anode und Anion.

Ionenwanderung: Bewegung der Ionen im elektrischen Feld zu den entgegengesetzt geladenen Polen.

Wenn wir den Stromanschluß an den Kupferblechen verfolgen, so erkennen wir, dass die Kupferionen zum negativen Pol (Kathode) und die Chromationen zum positiven Pol (Anode) wandern. Auf dieser Beobachtung beruht der Name Ion. Das Wort kommt vom Griechischen und heißt wandern. Ionen, die zur Kathode wandern heißen Kationen, sie sind positiv geladen. Ionen, die zur Anode wandern, heißen Anionen; sie sind negativ geladen.

Die Erklärung der Ionenwanderung.

Wird die Gleichspannungsquelle eingeschaltet, so erhält das eine Kupferblech positive Ladung, das andere negative Ladung. Das positiv geladene Kupferblech ist die Anode, das negativ geladene die Kathode. Anode und Kathode leiten den Strom und werden deshalb Elektroden genannt. Zwischen den beiden Elekroden besteht ein elektrisches Feld. Aufgrund der Anziehungskräfte, die zwischen entgegengesetzten Ladungen bestehen, werden die Kationen von der negativ geladenen Kathode angezogen; die Anionen werden dementsprechend von der Anode angezogen. Wir erkennen, dass der Stromtransport in Lösungen von Ionenverbindungen auf der Wanderung von Ionen beruht (Leitfähigkeitsprüfung!)

34.2 Unter Einfluß des elektrischen Feldes wandern die positiv geladenen Kationen zur Kathode, die negativ geladenen Anionen zur Anode.

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