In ein U-Rohr schiebt man Glaswolle, wie es Abb. 35.1 zeigt. Dann wird eine Lösung von Zinkjodid eingefüllt, in jeden der beiden Schenkel eine Kohleelektrode geführt und mit einer Gleichstromquelle (ca. 10 V) verbunden. Beobachte, was beim Einschalten des Stromes geschieht. Bemerkung: Eine Zinkjodidlösung erhält man durch Einbringen von Zinkpulver (Überschuß) und Jodpulver in Wasser. Nach Abklingen dr Reaktion wird filtriert.
Elektrolyse: Entladung der Ionen durch den elektrischen Strom.Anode: Negativ geladene Ionen geben Elektronen ab.Kathode: Positiv geladene Ionen nehmen Elektronen auf.Elektrolyte: Verbindungen, die den elektischen Strom leiten und dabei zersetzt werden.Wir haben bisher beobachtet, dass Ionen im elektrischen Feld zu den entgegengesetzt geladenen Elektroden wandern. Jetzt wollen wir verfolgen, was mit den Ionen geschieht, wenn sie die Elektroden erreicht haben
In unserem Versuch 1 bestehen die Elektroden aus Graphit. Sie tauchen in eine wässrige Lösung von Zinkjodid (ZnI2). Der Kathodenraum ist mit Glaswolle vom Anodenraum getrennt, damit es nicht so leicht zu einer Durchmischung der Flüssigkeit in beiden Schenkeln des U-Rohres kommt. Nach Einschalten des Gleichstroms scheidet sich an der Kathode ein grauer, manchmal metallisch glänzender Bart ab, von dem grauschwarze Flocken abfallen können. An der Anode entstehen braune Schwaden, die immer dichter werden. Nach wenigen Minuten kann der ganze Anodenraum undurchsichtig braun geworden sein.
Das Zinkjodid löst sich in Wasser:
| ZnI2 | H2O | Zn2+(aq) + 2 I–(aq) | |
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| Zinkjodid | Zinkion | Jodidion | |
Im elektrischen Feld wandern die Zinkionen an die Kathode und die Jodionen an die Anode. Nach einer einfachen Modellvorstellung können wir uns die Stromquelle als eine »Elektronenpumpe« vorstellen. Sie pumpt in die Kathode Elektronen hinein und saugt aus der Anode Elektronen ab. Damit kann man die unterschiedliche Ladung der Elektroden erklären. Sind die positiv geladenen Ionen an die Kathode gewandert, so nehmen sie dort - je nach ihrer Ladung - ein oder mehrere Elektronen auf. Die Anionen geben die Elektronen an die Anode ab, die sie bei der Ionenbildung aufgenommen haben.
In beiden Fällen werden also die Ionen durch den elektrischen Strom entladen. Die Elektrodenvorgänge können dann formuliert werden. (Die Hydrathülle der Ionen beeinflußt die Entladungsvorgänge nicht, auf sie kann bei der Formulierung der Gleichung verzichtet werden):
| Kathode: | Zn2+ + 2e– | |
Zn |
| Zinkion | Zinkatom | ||
| Anode: | 2I– |
2I | + 2e– |
| Jodidion | Jodatom |
Da sich Jodatome sofort zu Jodmolekülen verbinden, lautet die Reaktionsgleichung für den Gesamtvorgang:
| Zn2+ | + | 2I– | |
Zn | + | I2 | ||
| Zinkion | Jodidion | Zink | Iod |
Der Belag an der Kathode ist demnach elementares Zink, an der Anode hat sich elementares Iod gebildet. Unter der Wirkung des Gleichstroms ist die Verbindung Zinkjodid in die Elemente Zink und Iod zerlegt worden. Die Zersetzung einer Verbindung durch den elektrischen Gleichstrom, bei der es infolge von lonenentladungen zur Stoffabscheidung an den Elektroden kommt, nennt man Elektrolyse. Da Salze bei der Stromleitung zersetzt werden, rechnet man sie zu den Elektrolyten.
Die Elektrolyse spielt in der Technik eine große Rolle bei der Gewinnung von Elementen. So kann bei der Elektrolyse von Kochsalz an der Anode Chlor gewonnen werden. Bei der Elektrolyse einer Schmelze von Aluminiumoxid (Al2O3) gewinnt man an der Kathode Aluminium. In Galvanikbetrieben wird elektrolytisch versilbert, verkupfert, verchromt usw.
