Materietransport durch el. Strom (Elektrochemie)

Ladungstransport in Flüssigkeiten

Strom ist die Bewegung von Ladungsträgern. Stromleitende Flüssigkeiten nennen wir Elektrolyte (griech. "lyo" heißt "ich löse"). Elektrolyten sind wässrige Lösungen von:

  1. Salzen
  2. Säuren
  3. Basen (Laugen),

Elektrolyse nennt man die Zerlegung von Stoffen mit Hilfe des elektrischen Stromes. Die Elektrolyse von Kupfersulfat (CuSO4) zeigt die Verkupferung der Kathode CuSO4 → Cu++ + SO4-- Der Stromfluss im Leiter bleibt ein Elektronenstrom, der Ladungstransport im Elektrolyten ist gleichzeitig ein Ionenstrom.

bild17 (12K)

Dieser Ionenstrom ist gleichzeitig ein Materietransport und gleicht die Bewegung der negativen Elektronen im Leiter durch eine Gegenbewegung der positiven Kupferionen aus. Die Kupferionen beschichten die Kathode mit einer dichten Kupferschicht.

Technische Anwendung der Elektrolyse

  1. Zerlegung von Wasser in Wasser- bzw. Sauerstoff (Solar-Wasserstoffkreislauf).
  2. Galvanotechnik (Galvanisieren nennt man die Herstellung von metallischen Überzügen mit Hilfe des elektrischen Stromes bei 1 bis 3V; 0,1 bis 0,6 A/dm2)
  3. Metallurgie Zur Erzeugung hochreiner Metalle (zB. Elektrolytkupfer = 99,9% Cu oder Schmelzflusselektrolyse (Aluminiumherstellung)
  4. Eloxieren Eloxal-Verfahren ist eine Abkürzung von elektrolytisch oxydiertes Aluminium. Dabei bildet sich eine sehr dünne aber harte Oberfläche, die auch gefärbt werden kann.

Elektrochemische Korrosion

Unerwünscht ist die chemische Wirkung von Strom bei Metallverbindungen in feuchter Umgebung (Dichtheit von Rohrsystemen, saurer Regen).

Der Grund für die Korrosion (lat. corrodere - "zerfressen") liegt in der Instabilität von den als Werkstoffen benutzten unedlen Metallen gegenüber Sauerstoff, Wasser und Elektrolyten.

Säurekorrosion in einem sogenannten Lokalelement:

Kupfer "katalysiert" die Korrosion von Eisen.

bild18 (26K)

Cu zieht als stärker elektronegatives Element Elektronen aus Eisen an und baut sie in das eigene Metallgitter ein.

Berechnungen

Wir berechnen die Menge des durch elektrischen Strom transportierten Stoffes, also die galvanisierte Menge von .

Das Feld, in das du klickst wird neu berechnet:

Berechne die transportierte Masse: m = c * I * t
c = g/Ah
m = kg
Berechne die Stromstärke I = m / ( c * t ) I = A
Berechne die Einschaltzeit: t = m / (c * I) t = h