Strom in Flüssigkeiten

Stromleitende Flüssigkeiten nennen wir Elektrolyte. Sie sind wässrige Lösungen von:

Salzen

Säuren oder

Basen (Laugen)

Durch die Spaltung der Moleküle in Wasser (Dissoziation) entstehen positive Metall-Ionen und negative Säurerest-Ionen (Hydroxide). Bei der Auflösung von Kupfer-Sulfat (CuSO₄) entsteht ein zweiwertiges Kupfer-Ion (Cu⁺⁺) und ein negativer Säurerest (SO₄^--)

Die so entstandenen Ionen können sich als Materieteilchen frei in der Flüssigkeit bewegen.

Elektrolyse

"Badet" man in einem Elektrolyten zwei Elektroden, die man unter Spannung setzt, fließt ein Strom, der gleichzeitig Materie transportiert.

Durch die Ablagerung der Kupfer-Ionen an der Kathode, wird diese mit einer Kupferschicht überzogen. Je nach Zeitdauer kann die Schicht dicker oder dünner ausfallen.

Stoffabscheidung nach Faraday

Die Verkupferung der Kathode zeigt ein Beispiel der Elektrolyse, bei der eine bestimmte Stoffmenge (Cu) aus einem Elektrolyten abgeschieden wird. Dadurch wird die Lösung (H₂O + CuSO₄) natürlich wässriger und die Kathode immer schwerer.

Das Gewicht der elektrolytisch abgeschiedenen Stoffmenge, oder die Gewichtszunahme der Kathode, kann mit dem Gesetz von Faraday berechnet werden:

Die abgeschiedene Stoffmenge $m$ in $kg$ ergibt sich aus dem Produkt

• der Tabellenzahl (elektrochemisches Äquivalent) $c$ in $g/Ah$
• des Nutzstromes $I$ in $A$ und
• der Einschaltzeit $t$ in $h$:

Tabelle für einige Stoffwerte:

Stoff	Elektrochemisches Äquivalent c in g/Ah	Stromausbeute in %
Aluminium	0,335	-
Chrom	0,647	15
Gold	2,452	90
Kupfer	1,186	100
Silber	4,025	100
Sauerstoff	0,299	100

Dabei gibt die Stromausbeute an, wieviel % des fließenden Stromes tatsächlich Stoff abscheidet (= Nutzstrom), also genutzt werden kann. Es gilt für die Berechnung der Stoffmenge: