Daniell-Element in Pipettenspitzen

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 Ein Daniell-Element - benannt nach J.F. Daniell - ist eine spezielle aus 2 Behältern bestehende Galvanische Zelle. Behälter 1 enthält Zink-Metall, das in Zinksulfatlösung taucht (= Halbzelle 1), Behälter 2 Kupfer-Metall in Kupfersulfatlösung.( = Halbzelle 2). Die Lösungen in beiden Halbzellen stehen über eine Salzbrücke (Kaliumchlorid-Lösung) in Verbindung.          (mehr siehe unten)

Material (Abb. 1)  
Experimentiertablett, 2 gelbe Pipettenspitzen (1), abgeschnittener Kopf einer Plastikpipette, Digitalmultimeter Voltcraft (3), rotes und schwarzes Kabel mit Krokodilklemmen (4), Watte (5), verzinkter Blumendraht (Zn), abisolierter Kupferdraht (Cu), Schere (6), 1M Lösungen von Zinksulfat (7), Kaliumchlorid (8),Kupfer(II)sulfat (9), Stativ (Verpackung für Vacutainer).

Aufgabe
Baue eine Zink- und eine Kupfer-Halbzelle in Pipettenspitzen, verbinde sie zu Galvanischen Zellen (Abb. 2), miss die Spannung (Abb. 2).
Experiment (Abb. 2)
1. Baue eine Salzbrücke; schneide dazu den Kopf einer Plastikpipette ab.
2. Fülle 1 ml Kaliumchloridlösung in diesen Behälter,  stelle ihn in ein Stativ.

3. Verschließe die unteren Öffnungen der beiden Pipettenspitzen mit je einem winzigen Stück Watte.
4. Stelle die beiden Pipettenspitzen nebeneinander in die Salzbrücke. Warte, bis sich die Watte voll Lösung gesaugt hat.
5. Fülle die eine Pipettenspitze Luftblasen-frei mit Zinksulfat-Lösung, die andere mit Kupfersulfatlösung.
6. Verbinde ein Stück verzinkten Stahldraht mit der COM-Buchse des Multimeters und ein Stück Kupferdraht über ein zweites Kabel mit der V-Buchse.
7. Stelle das Multimeter auf 20 V Gleichspannung ein.
8. Tauche die Drähte in die Lösungen ihrer Salze, lies die Spannung ab.

Beobachtungen
In dieser Galvanischen Zelle wird eine Spannung von 1,08 V zwischen der Zink-Halbzelle (negative Elektrode) und der Kupfer-Halbzelle (positive Elektrode) gemessen (Abb. 2).
Erklärung (Abb. 3)
a) In der linken Halbzelle gehen an der Grenzschicht Zn/Zn2+ Zink-Atome unter Zurücklassung ihrer Elektronen in Lösung:                                 Zn(s) --> Zn2+(aq) + 2e-
b) In der rechten Halbzelle scheiden sich an der Grenzschicht Cu/Cu2+ Kupfer-Atome (unter Aufnahme von Elektronen aus dem metallischen Leiter) ab:

Cu2+(aq) + 2e- --> Cu(s).

Ein Fluss von Ionen erfolgt hier zwischen den in die Kaliumchlorid-Lösung tauchenden (porösen) Halbzellen.
Die Elektronen fließen im metallischen Leiter von der Zink- zu der Kupfer-Halbzelle.


erste Veröffentlichung: 24.01.2005                                           letzte Veränderung: 03.05.2016