Hallo,
habe ein paar Fragen zum Daniell-Element.
Die Haupt-Frage ist, wann lässt bei diesem Element deutlich die Spannung
nach?
Klar, wenn die Zn-Elektrode sich aufgelöst hat, geht die Spannung
zurück.
Aber es gibt bestimmt auch noch andere Möglichkeiten/Ursachen.
Im Moment ist mir leider nicht ganz klar, welche Ionen in welche
Richtung durch das Diaphragma bzw. die Salzbrücke wandern. Dort könnte
es ja auch zu Konzentrationsverschiebungen kommen, die letztlich die
Zellspannung verringern.
(Und ja, heute ist Freitag und nein, ich bin kein Troll)
Hallo,
Vorab: was jetzt kommt sind Vereinfachungen. Nicht das jetzt einer kommt
und sagt: genau genommen...
Außerdem habe ich das Wort "Salzbrücke" eigentlich nur in Schulbüchern
gehört. Ich gehe also davon aus, das du Schüler bist. Korrigiere mich,
wenn ich daneben liege.
Durch die Salzbrücke "wandern" Anionen zum Ladungsausgleich. Im Fall des
Daniellelements Sulfationen.
Zur Abhängigkeit der Spannung bringt einen die Nernst-Gleichung schon
weiter. Schau sie dir einfach mal genau an.
T steht im Zähler, also doppelte Temperatur, doppelte Spannung.
Vorsicht, Wissenschaftler messen Temperaturen absolut (in Kelvin).
Im Daniellelement wird gesättigte Kupfersulfatlösung verwendet, daher
kann deren Konzentration (Cred) als konstant angesehen werden. (Klar
warum?)
Es ändert sich also in erster Linie die Konzentration an Zink Ionen
(Cox).
Ich hoffe, damit ist dir etwas weitergeholfen.
Hallo digger!
Das kann warscheinlich keiner beantworten, weil niemand ein
Daniell-Element mehr hat. Eine Chance, Entladekurven zu finden, besteht
eigentlich nur in der Recherche alter Veröffentlichungen in einer
Uni-Bibliothek.
Wenn Du eines selbst bauen willst, laß bloß die Salzbrücke sein, die
erhöht den Innenwiderstand übermäßig. Besser ist ein großflächiges
Diaphragma, wie in Wikipedia beschrieben. Rohe Tontiegel sind schwer
beschaffbar, Du kannst Dir was ähnliches selber bauen:
Zement mit ganz feinem Sand gut mischen und statt mit Wasser mit
konzentrierter Kochsalzlösung anrühren. Die Mischung in den Zwischenraum
zweier Rohre füllen. Statt Vollrohren wickelt man welche aus einigen
Lagen Folie, damit sie nachher wieder entfernt werden können (Als Boden
des Innenrohres die Kappe einer Sprayflasche). Nach dem Aushärten muß
das Salz mit Wasser ausgewaschen werden (Chloridfrei waschen!) und es
bleibt ein brauchbares Diaphragma zurück.
Warscheinlich genügt das für das Element.
Ein ganz feines Diaphragma (z.B. für Messung des Osmotischen Drucks)
erhält man durch Bildung eines Films aus Kupfer-Cyanoferrat in den
Poren. Tiegel In Kupfersulfatlösung stellen, innen gelbes Blutlaugensalz
als Lösung. Danach auswaschen. Weiß ich aus der Literatur, aber noch nie
gemacht.
Du kannst jetzt die Entlade/Ladekurve selbst messen.
Gruß - Werner
Minimalist schrieb:> Durch die Salzbrücke "wandern" Anionen zum Ladungsausgleich. Im Fall des> Daniellelements Sulfationen.
Hallo,
Danke für die Infos und Vorschläge!
Lustige Idee mit dem Zementdiaphragma!
Es geht tatsächlich um eine Hausaufgabe.
Also die e- wandern über die Leitung von der Zn-Elektrode zur
Cu-Elektrode.
Die SO4-2--Ionen wandern im Gegenzug über die Salzbrücke vom Cu-Gefäß
ins Zn-Gefäß (bei einem Diaphragma passiert vermutlich das gleiche).
D.h., wenn im Cu-Gefäß von Anfang an nur wenige SO4-2--Ionen vorhanden
sind, liefert die Zelle nur so lange Strom, bis keine SO4-2--Ionen mehr
auf der Cu-Seite vorhanden sind?!?
Werner H. schrieb:> laß bloß die Salzbrücke sein, die> erhöht den Innenwiderstand übermäßig.
Ja, die Salzbrücke verwendet man praktisch nur zu Meßzwecken.
https://de.wikipedia.org/wiki/%C3%9Cberf%C3%BChrungszahl
Zum Zwecke der Energieentnahme ist es besser auf einige mV und die
Salzbrücke zu verzichten, und statt dessen den Innenwiderstand der
Zelle zu optimieren.
digger schrieb:> Aber es gibt bestimmt auch noch andere Möglichkeiten/Ursachen.
Die Konzentration der Zinkionen steigt, und die Konzentration der
Kupferionen wird geringer.
Die Konzentration der Feststoffe ist definitionsgemäß 1; praktisch
auftretende Abweichungen davon werden in einem Aktivitätskoeffizienten,
der hier Fugizität heisst, berücksichtigt.
Jain.
Auf der Kupferseite sind aber im er exakt so viele Sulfationen wie Cu2+
im Wasser ist. Man hat ja schließlich Kupfersulfat gelöst ;-)
Für jedes Cu2+ was sich zu Cu(Metall) abscheidet, geht an der anderen
Elektrode exakt ein Zn Ion aus dem Metall in Lösung (Zn -> Zn2+). Und
ein Sulfation wandert über die Salzbrücke um die Ladung auszugleichen.
Die 2 Elektronen nehmen den Weg über die Kabel.
Dadurch würde die Kupfersulfatlösung immer dünner werden. Daher nimmt
man hier eine gesättigte Lösung, wo noch ein ungelöster Überschuss drin
ist. Das löst sich dann passend nach. Darum kann die Konzentration als
konstant angesehen werden.
Mit der Zeit wird aber die Zinksulfatlösung (nichts anderes entsteht
nämlich an der Zn Elektrode) immer gesättigter. Das senkt die
Zellspannung.
Wenn ihr in der Schule schon so weit seid:
Zum Berechnen stelltst du für beide Halbzellen die Nernst-Gleichung auf.
Die Kupferseite brauchst du nur einmal zu berechnen. Die Konzentration
erhältst du aus der Löslichkeit von Kupfersulfat(Internet)
Auf der Zn Seite kannst du dann einmal verschiedene Konzentrationen
einsetzen.
Wenn du wissen willst, wann diese Konzentrationen erreicht sind: pro
Amperesekunde fließt ein Coulomb durch die Zelle. Die Faraday-Konstante
gibt dir Aufschluss darüber, wie viel mol ein Coulomb sind. Achtung, man
kriegt 2 Elektronen für ein Zn-Ion.
Hoffe das hilft dir weiter.
