Galvanotechnik – Galvanisieren - HTL Wien 10

auf als die Kupferelektrode, weil Kupfer als beständigeres und edleres Metall eine
geringere Lösungstension hat (vgl. die Stellung der Metalle in der Redoxreihe der Metalle).
Somit ist die Zinkelektrode der Ort des höheren Elektronendrucks, die Kupferelektrode der
Ort des niedrigeren Elektronendrucks.
Auf diese Weise bildet sich zwischen den beiden Halbzellen des Daniell-Elements eine
elektrische Spannung. Häufig spricht man dabei auch von einer Potentialdifferenz. Der
Grund dafür ist, dass die Gleichgewichtslage des allgemeinen Gleichgewichts
mit der Höhe des Elektronendrucks (s. o.) auch das elektrochemische Potential eines
Metalls (Me) bestimmt. Je weiter dieses Gleichgewicht auf der rechten Seite liegt, desto
höher ist der Elektronendruck und desto negativer das elektrochemische Potential des
Metalls. Die Größe der elektrochemischen Potentiale von Metallen unter Normbedingungen
ist quantitativ in der Spannungsreihe der Metalle dokumentiert. Je negativer
das Standardelektrodenpotential eines Metalls in der Spannungsreihe der Metalle ist,
desto größer ist also der Elektronendruck, den dieses entsprechende Metall in einer
Halbzelle eines galvanischen Elements entwickelt und desto größer ist (qualitativ
gesehen) sein Reduktionsvermögen. Daher entspricht die Stellung der Metalle in der
Redoxreihe der Metalle auch ihrer Stellung in der Spannungsreihe der Metalle. Kombiniert
man in einem galvanischen Element entsprechend zwei Halbzellen von Metallen mit
unterschiedlichem elektrochemischen Potential, so entsteht eine Potentialdifferenz, die
dem Begriff der elektrischen Spannung entspricht. Diese Potentialdifferenz entspricht
somit der oben beschriebenen Elektronendruckdifferenz zwischen den beiden Halbzellen.
Einflussfaktoren auf die Spannungsgröße zwischen
zwei Halbzellen
Auf die oben beschriebene Weise entwickelt jedes galvanische Element eine elektrische
Spannung. Die Größe der elektrischen Spannung hängt von zwei wesentlichen Faktoren
ab, die aus der Ursache für die Entstehung der Spannung, den unterschiedlichen
Gleichgewichtslagen, resultieren:
1. Die Größe der Spannung hängt vom stofflichen System ab. Das bedeutet, dass die
Spannung von der Halbzellenwahl bestimmt wird. Somit entwickelt das Daniell-Element (d.
h. das galvanische Element aus einer Zink- und einer Kupferhalbzelle) mit U = 1,11 V
(unter Normbedingungen) eine andere Spannung als das galvanische Element aus einer
Magnesium- und einer Silberhalbzelle mit U = 3,06 V (unter Normbedingungen). Die
Ursache dafür ist, dass je nach Halbzellenwahl die Unterschiede in den Lösungstensionen
der Metalle verschieden groß sind.
2. Die Größe der Spannung hängt von der Konzentration der Metallsalzlösungen ab. Somit
kann man selbst in einem galvanischen Element aus zwei gleichen Halbzellen eine
Spannung entwickeln, wenn die Elektrolytlösungen unterschiedliche Konzentrationen
haben. Solche Anordnungen nennt man dann Konzentrationszellen bzw.
Konzentrationsketten. Die Ursache für diesen Faktor ist, dass sich an den Elektroden wie
beschrieben Gleichgewichte einstellen und diese nach dem Prinzip von LeChâtelier (siehe
Chemisches Gleichgewicht) durch Konzentrationsänderungen hinsichtlich ihrer
Gleichgewichtslage gestört werden.
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