Elektrolytische vs. Galvanische Zellen
Elektrolytische und galvanische Zellen sind zwei Arten von elektrochemischen Zellen. Sowohl in elektrolytischen als auch in galvanischen Zellen finden Oxidations-Reduktions-Reaktionen statt. In einer Zelle gibt es zwei Elektroden, die Anode und Kathode genannt werden. Die Oxidationsreaktion findet an der Anode statt und die Reduktionsreaktion findet an der Kathode statt. Elektroden werden in getrennte Elektrolytlösungen eingetaucht. Normalerweise handelt es sich bei diesen Lösungen um ionische Lösungen, die sich nach dem Elektrodentyp richten. Beispielsweise werden Kupferelektroden in Kupfersulfatlösungen und Silberelektroden in Silberchloridlösung eingetaucht. Diese Lösungen sind unterschiedlich; daher müssen sie getrennt werden. Die gebräuchlichste Art, sie zu trennen, ist eine Salzbrücke.
Was ist eine Elektrolysezelle?
Dies ist eine Zelle, die elektrischen Strom verwendet, um chemische Verbindungen aufzubrechen, oder mit anderen Worten, um eine Elektrolyse durchzuführen. Daher benötigen Elektrolysezellen zum Betrieb eine externe elektrische Energiequelle. Wenn wir zum Beispiel Kupfer und Silber als die beiden Elektroden in der Zelle nehmen, wird Silber mit dem Pluspol einer externen Energiequelle (einer Batterie) verbunden. Kupfer ist mit dem Minuspol verbunden. Da der negative Anschluss elektronenreich ist, fließen Elektronen vom Anschluss zur Kupferelektrode. Kupfer wird also reduziert. An der Silberelektrode findet eine Oxidationsreaktion statt und die freigesetzten Elektronen werden an den elektronenarmen positiven Pol der Batterie abgegeben. Es folgt die Gesamtreaktion, die in einer Elektrolysezelle mit Kupfer- und Silberelektroden stattfindet.
2Ag(s) + Cu2+(aq)⇌ 2 Ag+(aq) + Cu(s)
Was ist eine galvanische Zelle?
Galvanische oder voltaische Zellen speichern elektrische Energie. Batterien bestehen aus einer Reihe galvanischer Zellen, um eine höhere Spannung zu erzeugen. Die Reaktionen an den beiden Elektroden in galvanischen Zellen laufen tendenziell spontan ab. Bei den Reaktionen findet ein Elektronenfluss von der Anode zur Kathode über einen Außenleiter statt. Wenn zum Beispiel die zwei Elektroden in einer galvanischen Zelle Silber und Kupfer sind, ist die Silberelektrode in Bezug auf die Kupferelektrode positiv. Die Kupferelektrode ist die Anode und unterliegt einer Oxidationsreaktion und setzt Elektronen frei. Diese Elektronen gelangen über den äußeren Stromkreis zur Silberkathode. Daher erfährt die Silberkathode eine Reduktionsreaktion. Zwischen den beiden Elektroden wird eine Potentialdifferenz erzeugt, die den Elektronenfluss ermöglicht. Es folgt die spontane Zellreaktion der obigen galvanischen Zelle.
2 Ag+(aq)+ Cu(s)⇌ 2Ag(s) + Cu2+(aq)
Was ist der Unterschied zwischen elektrolytischer Zelle und galvanischer Zelle?
• Elektrolytische Zellen benötigen für ihren Betrieb eine externe elektrische Energiequelle, aber galvanische Zellen arbeiten spontan und geben elektrischen Strom ab.
• In einer Elektrolysezelle ist die Stromrichtung entgegengesetzt zu der in einer galvanischen Zelle.
• Die Reaktionen in den Elektroden sind bei beiden Zelltypen umgekehrt. Das heißt, in einer Elektrolysezelle ist die Silberelektrode die Anode und die Kupferelektrode die Kathode. In galvanischen Zellen ist die Kupferelektrode jedoch die Anode und die Silberelektrode die Kathode.
• In einer elektrochemischen Zelle ist die Kathode positiv und die Anode negativ. In einer Elektrolysezelle ist die Kathode negativ und die Anode positiv.
• Für den Betrieb von Elektrolysezellen wird eine höhere Spannung benötigt als bei galvanischen Zellen.
