Elektrochemie

Womit beschäftigt sich die Elektrochemie?

Du weißt bereits, dass bei einer Oxidation die Oxidationszahl ansteigt. Das Gegenteil zur Oxidation ist die Reduktion, die Senkung der Oxidationszahl.

Aus elektrochemischer Sicht betrachtet man bei einer Red-Ox-Reaktion den Elektronenübergang.

• Bei einer Erhöhung der Oxidationszahl verliert ein Stoff Einfluss auf Elektronen.
• Bei einer Senkung der Oxidationszahl gewinnt der Stoff Einfluss auf Elektronen.

Diese Sicht ist die Grundlage der Elektrochemie.

Angewendet auf die Reaktion von Natrium mit Wasser sieht man deutlich den Elektronenübergang vom Natrium zum Wasserstoff:

Redoxreaktion:

$\text{H}^{+I}_2\text{O} + 2 \text{Na}^{\pm 0} \longrightarrow \text{H}^{\pm 0}_2 + \text{Na}^{+I}_2\text{O}$

Oxidation:

$\text{Na}^{\pm 0} \longrightarrow \text{Na}^+ + \text{e}^-$

Reduktion:

$\text{H}^{+I}_2\text{O} + 2 \text{e}^- \longrightarrow \text{H}^{\pm 0}_2 + \text{O}^{2-}$

Freiwillige Redoxprozesse und Elektrolyse

Natrium ist sehr reaktiv. Wasser hingegen reagiert glücklicherweise nicht freiwillig zu Wasserstoff und Sauerstoff. Wasserstoff und Sauerstoff kann man jedoch mit dem Hoffmann’schen Zersetzungsapparat aus dem Wasser gewinnen. Hierbei werden dem Wasser Elektronen aus dem Stromnetz zugeführt. Eine auf dieser Art erzwungene Reaktion nennt man Elektrolyse.

Diese wird auch im großen Umfang eingesetzt, um Metalle in möglichst reinster Form aus einer Lösung oder Schmelze zu gewinnen.

Batterien und Akkumulatoren

Anwendungen findet die Elektrochemie in deinem Alltag. Dein Smartphone enthält einen Akku, dieser versorgt dein Smartphones auf elektrochemischen Wege mit Energie, um dich durch deinen Alltag zu bringen. Batterien und Akkumulatoren geben in einer freiwillig ablaufenden Redox-Redoxreaktion ihre Energie ab, sobald die Pole über einen Last- oder Nutzwiderstand wie die Elektronik deines Smartphones verbunden sind. Im Gegensatz zur Batterie kann der Akkumulator viele Male wieder aufgeladen werden, dabei büßt er aber über die Zeit einiges an Kapazität ein.