Das Elektrochemie untersucht die Beziehung zwischen elektrisch und Chemische Prozesse. Diese Phänomene finden immer an der Schnittstelle zwischen zwei Dirigenten. Einer der Leiter ist immer ein Ionenleiter, der Elektrolyt; oft ist dies eine Flüssigkeit (Wasser), in der Ionen gelöst sind. Der andere Leiter ist ein Elektronenleiter Elektrode wird genannt; dies ist oft ein festes Metall, kann aber beispielsweise in Form von Merkur auch flüssig sein, während auch Graphit fungiert manchmal als Elektrode.
Innerhalb der Elektrizitätstheorie gibt es eine Reihe wichtiger Messgrößen. Jede dieser Größen wird in der Elektrochemie verwendet, um chemische Prozesse oder Messungen zu realisieren.
Das bekannteste elektrochemische System ist eine wässrige Lösung, durch die mit Hilfe von zwei Elektroden (siehe nebenstehend) ein Strom geleitet wird. Das Wort Elektrode kommt davon Altgriechisch (Elektron, Bernstein) und (hodos, Weg, Weg). Die beiden Elektroden werden nach ihrer Rolle unterschieden. Der Weg, auf dem die Elektronen in die Lösung eingebracht werden, heißt Kathode (κατά Kata Hodos, Abstieg). Der Weg, auf dem sie die Lösung verlassen ("transzendieren") heißt Anode (ἀνά ana hodos, Weg nach oben). Zu einer Kathode findet durch Hinzufügen von Elektronen zu einem Ion oder Molekül in der Lösung die Ermäßigung Platz. Zum Anode das Gegenteil ist der Fall: es kommt vor a Oxidationsreaktion auf. Ein Beispiel für einen solchen Prozess ist der Elektrolyse aus Wasser.
Für einen reibungslosen Ablauf muss das Wasser ionenleitfähig gemacht werden, damit der Stromkreis durch das Wasser fließt Elektrolyt geschlossen ist und das Auftreten eines großen ohmschen Widerstand wird vermieden. Dies kann durch Zugabe von etwas Schwefelsäure erfolgen. Die Wasserstoffionen H die so eingebracht werden, dienen auch als Oxidationsmittel:
| - an der Kathode: | 4 Stunden 4 e− | → 2 H2 |
| - an der Anode: | 2 H2Ö | → ach2 4 Stunden 4 e− |
Es ist auch möglich, einen basischen Elektrolyten zu verwenden, indem anstelle von Schwefelsäure beispielsweise Natronlauge zugesetzt wird. Die Halbreaktionen werden dann:
| - an der Kathode: | 4 Stunden2O 4 e− | → 2 H2 4 OH- |
| - an der Anode: | 4 OH- | → ach2 2 H2O 4 e− |
Werden die beiden obigen Halbreaktionen zu einer Gesamtreaktion zusammengefasst (indem man sie sozusagen addiert und links und rechts vom Pfeil gleiche Teilchen durchstreicht), dann lautet die Gesamtreaktionsgleichung
In beiden Fällen führt der Durchgang von vier Elektronen dazu, dass sich zwei Wassermoleküle in zwei aufspalten Wasserstoffmoleküle und ein Sauerstoffmolekül.
Literatur
