Unterschied zwischen galvanischen und elektrolytischen Zellen

Hauptunterschied - Galvanik gegen Elektrolysezelle

In der physikalischen Chemie ist eine Zelle ein System, mit dem Chemikalien mit Elektrizität in Verbindung gebracht werden. Mit anderen Worten, Zellen können entweder verwendet werden, um einen elektrischen Strom aus chemischen Verbindungen zu erzeugen, oder um elektrischen Strom zur Vervollständigung einer chemischen Reaktion anzulegen. Galvanische Zellen und Elektrolysezellen sind gute Beispiele für solche Zellen. Galvanische Zelle wird auch genannt elektrochemische Zelle. Bei beiden Zellen handelt es sich um eine Lösung, die aus Ionen besteht, die in der Lage sind, Elektrizität zu leiten, und Elektroden, um das Potenzial dieser Lösung zu messen. Der Hauptunterschied zwischen einer galvanischen und einer elektrolytischen Zelle besteht darin Eine galvanische Zelle wandelt chemische Energie in elektrische Energie um, während eine Elektrolysezelle elektrische Energie in chemische Energie umwandelt.

Wichtige Bereiche

1. Was ist eine galvanische Zelle?
      - Definition, Erklärung der Technik
2. Was ist eine Elektrolysezelle?
      - Definition, Erklärung der Technik
3. Was ist der Unterschied zwischen galvanischen und elektrolytischen Zellen?
     - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Elektrochemische Zelle, Elektrode, Elektrolyt, Elektrolysezelle, Galvanische Zelle

Was ist eine galvanische Zelle?

Eine galvanische Zelle ist eine elektrochemische Zelle, die mithilfe einer chemischen Reaktion Strom erzeugen kann. Diese chemische Reaktion ist eine Redoxreaktion, die eine Oxidationsreaktion und eine Reduktionsreaktion umfasst, die gleichzeitig auftreten. Diese Oxidations- und Reduktionsreaktionen finden jedoch in zwei getrennten Lösungen statt.

Typischerweise besteht eine Zelle aus zwei halben Zellen. Jede Halbzelle besteht aus einer Elektrode, die in eine Lösung eingetaucht ist, die das dieser Elektrode entsprechende Metallsalz enthält. Die beiden Halbzellen sind durch einen Draht miteinander verbunden. Die beiden Lösungen sind durch eine Salzbrücke miteinander verbunden.

Eine galvanische Zelle besteht aus zwei Metallelektroden, die in zwei Lösungen eingetaucht werden. Jede Metallelektrode wird in Lösungen eingetaucht, die gelöste Salze jedes Metalls enthalten. Wenn beispielsweise die beiden Metallelektroden aus Kupfer und Zink bestehen, kann die Kupferelektrode in eine Kupfersulfatlösung eingetaucht werden, während die Zinkelektrode in eine Zinksulfatlösung eingetaucht werden kann. Manchmal sind diese beiden Lösungen vollständig voneinander getrennt. Hier sind die beiden Lösungen durch eine Salzbrücke miteinander verbunden. Manchmal werden die beiden Lösungen jedoch von einer porösen Scheibe getrennt. Dann können sich die Ionen durch diese Poren bewegen.

Abbildung 1: Eine galvanische Zelle

Die beiden Elektroden sind extern durch ein Drahtstück miteinander verbunden. Dieser Draht kann an ein Voltmeter angeschlossen werden, um das Potential der Zelle zu messen und zu steuern. Zinkmetall verliert leicht Elektronen. Daher können Zn-Atome der Zinkelektrode Elektronen freisetzen und werden positiv geladene Kationen. Dann diese Zn⁺² Ionen werden in die Lösung freigesetzt, in die die Elektrode eingetaucht wird. Dadurch wird die Masse der Zinkelektrode verringert.

Die Elektronen, die von Zinkatomen freigesetzt werden, werden durch den externen Kreislauf zur Kupferlösung bewegt. Die Kupferionen in der Lösung können diese Elektronen erhalten und zu Kupferatomen werden. Diese Kupferatome setzen sich auf der Kupferelektrode ab. Daher wird die Masse der Kupferelektrode erhöht. Ebenso verursacht die chemische Reaktion, die im System auftritt, die Erzeugung eines elektrischen Stroms durch den äußeren Draht. Daher ist es bekannt, dass die galvanische Zelle chemische Energie in elektrische Energie umwandelt. Hier ist die Anode negativ und die Kathode ist positiv, da die Oxidationsreaktion in der Anode und die Reduktionsreaktion in der Kathode stattfindet.

Was ist eine Elektrolysezelle?

Eine Elektrolysezelle ist eine Zelle, die einen elektrischen Strom für das Fortschreiten einer chemischen Reaktion verwendet. In diesen Zellen wird ein elektrischer Strom verwendet, um eine nicht spontane Reaktion zu erhalten. Dies ist das Gegenteil der galvanischen Zelle. Die in der galvanischen Zelle auftretenden spontanen Redoxreaktionen können durch Anlegen einer Spannung in Elektrolysezellen umgekehrt werden.

Der von der Elektrolysezelle ausgeführte Prozess wird als Elektrolyse bezeichnet. Die Anode der Elektrolysezelle ist positiv geladen und die Kathode ist negativ geladen. Die Oxidationsreaktion findet in der Kathode statt, während die Reduktionsreaktion in der Anode stattfindet.

Abbildung 2: Eine elektrolytische Zelle

Wenn wir beispielsweise eine Zn-Elektrode und eine Cu-Elektrode verwenden, können wir durch Anlegen einer geeigneten Spannung den umgekehrten Vorgang erreichen. Dann wird Zn auf der Zn-Elektrode abgeschieden und die Cu-Elektrode wird ihre Masse durch Oxidation reduzieren. In Elektrolysezellen werden die beiden Elektroden jedoch in die gleiche Elektrolytlösung eingetaucht.

Unterschied zwischen galvanischen und elektrolytischen Zellen

Definition

Galvanisch Zelle: Eine galvanische Zelle ist eine elektrochemische Zelle, die mithilfe einer chemischen Reaktion Strom erzeugen kann.

Elektrolysezelle: Eine Elektrolysezelle ist eine Zelle, die einen elektrischen Strom für das Fortschreiten einer chemischen Reaktion verwendet.

Technik

Galvanisch Zelle: Eine galvanische Zelle wandelt chemische Energie in elektrische Energie um.

Elektrolysezelle: Eine Elektrolysezelle wandelt elektrische Energie in chemische Energie um.

Chemische Reaktion

Galvanisch Zelle: In galvanischen Zellen tritt eine spontane Reaktion auf.

Elektrolysezelle: In Elektrolysezellen tritt eine nicht spontane Reaktion auf.

Anode und Kathode

Galvanisch Zelle: In der galvanischen Zelle ist die Anode negativ geladen und die Kathode ist positiv geladen.

Elektrolysezelle: In der Elektrolysezelle ist die Anode positiv geladen und die Kathode ist negativ geladen.

Fazit

Galvanische Zellen und Elektrolysezellen sind Systeme, mit denen die Elektrizität mit chemischen Verbindungen in Beziehung gesetzt wird. Diese Zellen können entweder chemische Energie in elektrische Energie oder elektrische Energie in chemische Energie umwandeln. Der Hauptunterschied zwischen der galvanischen Zelle und der elektrolytischen Zelle besteht darin, dass eine galvanische Zelle chemische Energie in elektrische Energie umwandelt, während eine elektrolytische Zelle elektrische Energie in chemische Energie umwandelt.

Verweise:

1. "Elektrolytische Zellen". Chemie LibreTexts, Libretexts, 21. Juli 2016, hier verfügbar. Abgerufen am 20. September 2017.
2. "Elektrolysezellen". Hyperphysik, Hier verfügbar. Abgerufen am 20. September 2017.
3. GRUPPE, H2T13-CHEMIE. "CHEMIE". ELEKTROLYTISCHE ZELLE GALVANISCHE ZELLE, 1. Januar 1970, hier erhältlich. Abgerufen am 20. September 2017.

Bildhöflichkeit:

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