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Kupferhalbzelle lagern sich Cu 2+ aq als Cu 2+ s an der Elektrode an. Gäbe es keinen
Ladungsausgleich, würde dieser Vorgang sofort stoppen, da sich ansonsten die Zinkhalbzelle
durch entstehende Zn 2+ 2−
aq positiv, die Kupferhalbzelle durch zurückbleibende SO 4 aq negativ
aufladen müsste. Eine Ladungstrennung ist aber energetisch nicht möglich.
Die Ionenlösungen Zinksulfat, Kupfersulfat und Ammoniumchlorid werden Elektrolyte
genannt, also Lösungen, die Ladungen transportieren können.
Wirkungsweise der Salzbrücke
Zum Ladungsausgleich fließen aus der Zinkhalbzelle Zn 2+ aq in die Salzbrücke bzw. NH 4
+
aq
aus der Salzbrücke in die Kupferhalbzelle. Diese positiv geladenen Ionen nennt man daher
auch Kationen, da sie zur Kathode wandern. Aus der Kupferhalbzelle fließen die Anionen
SO 4
2−
aq in die Salzbrücke bzw. Cl − aq aus der Salzbrücke in die Zinkhalbzelle. So ist an jeder
Stelle jederzeit für Ladungsausgleich gesorgt.
Die Gesamtreaktion der Zelle kann man somit als:
Oxidation an der Anode: Zn s → Zn 2+ aq + 2 e −
Reduktion an der Kathode: Cu 2+ aq + 2 e − → Cu s
Gesamtreaktion:Zn s + Cu 2+ aq ⇋ Cu s + Zn 2+ aq
Festlegung des Standard-Elektrodenpotenzials E°
Da man den Elektronendruck in einer Halbzelle nicht absolut messen kann, sondern nur mit
anderen Halbzellen vergleichen kann, hat man einen Standard, die Normal-Wasserstoff-
Elektrode, festgelegt und dieser „NHE“ willkürlich ein Potenzial (= Elektronendruck) von 0
V zugeordnet:
Das Potenzial der anderen Redoxsysteme wird im Vergleich mit dieser Halbzelle ermittelt.
Halbzellen, die einen größeren Elektronendruck als das Redoxpar H 2 ⇋ 2 H + + 2 e − (c HCl = 1
mol/L) aufbauen, erhalten ein negatives Potenzial. Redoxpaare mit geringerem Elektronendruck
ein positives.
In unserem Beispiel misst man für die Kombination (Pt) H 2 / HCl (c = 1 mol/L) // ZnSO 4 (c =
1 mol/L) / Zn eine Spannung von U = 0,76 V, wobei die Zink-Halbzelle der (−)-Pol wäre. Für
die Kombination (Pt) H 2 / HCl (c = 1 mol/L) // CuSO 4 (c = 1 mol/L) / Cu ermittelt man eine
Spannung von U = 0,35 V. In diesem Fall stellt Kupfer den (+)-Pol dar. Somit ermittelt man
als Potenziale für Kupfer und Zink:
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