Experimente der Kategorie "Elektrochemie"
| Name | Kurzbeschreibung | Beschreibung | Typ | Gefahrstoffe | |
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Akkumulator mit lithiierter Zinnfolie | Variante zur Erhöhung der Akku-Leistung | Gemäß Beschreibung wird ein Raktionsgefäß mit einer Elektrolyt-Lösung befüllt, die wie angegeben aus Lithiumperchlorat, Propylencarbonat und Dimethylcarbonat angemischt wird. Man setzt ein passendes Zinn-Folienstück und ein entsprechendes Graphit-Folienstück mittels Krokodilklemmen als Elektroden ein, verschaltet diese wie beschrieben mit einer Gleichspannungsquelle und taucht sie in die Elektrolyt-Lösung. Der Akkumulator wird 5 min lang mit 4,8 V geladen. Danach entlädt man Akkumulator mit drei in Reihe geschalteten Elektromotoren. | Lehrer-/ Schülerversuch | Lithiumperchlorat, Dimethylcarbonat, Propylencarbonat |
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Arbeiten mit der Wasserstoffreferenzelektrode | Messung von Standardpotenzialen | Zwei Bechergläser werden mit 1-molarer Kupfer(II)-sulfat-Lösung bzw. mit 1-molarer Salzsäure befüllt. Eine Cu-Elektrode taucht in die Kupfersalz-Lösung, eine Normal-Wasserstoffelektrode (HYDROFLEX [TM]) taucht in die Salzsäure. Die Bechergläser sind mit einem Stromschlüssel (Kaliumnitrat-Lösung) verbunden, die Elektroden über ein Spannungsmessgerät. | Lehrer-/ Schülerversuch | Kupfer(II)-sulfat-Lösung (verd., (w: <25%)), Salzsäure (Maßlösung c= 1 mol/L), Kaliumnitrat |
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Batterie mit Gallussäure in alkalischer Lösung | Gallussäure-/Luftsauerstoff-Batterie | Die Apparatur wird gemäß Beschreibung und Schemazeichnung zusammengebaut. Das Gefäß wird mit Gallussäure-Natronlauge-Lösung wie angegeben befüllt. (Anstelle von Gallussäure kann auch Pyrogallol verwendet werden.) Eine Kohlefolie wird als Elektrode eingehängt. In den vorbereiteten Blumentopf bringt man Schwefelsäure und Natriumperoxodisulfat sowie die Kohleelektrode (nach Oetken) ein. Man misst die Ruheklemmenspannung. Die Batterie wird zur Messung der Elektrodenpotentiale über eine Ionenbrücke mit einem weiteren Becherglas verbunden, das eine Silber-/Silberchloridelektrode in einer Kaliumchlorid-Lösung enthält. | Lehrer-/ Schülerversuch | Gallussäure-Monohydrat, Pyrogallol, Natronlauge (Maßlösung c= 1 mol/L), Schwefelsäure (verd. w=____% (5-15%)), Natriumperoxodisulfat |
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Batterie mit Gallussäure in saurer Lösung | Bau einer Redox-Flow-Spannungsquelle | Die Apparatur wird gemäß Beschreibung und Schemazeichnung zusammengebaut. Das Gefäß wird mit schwefelsaurer Gallussäure-Lösung wie angegeben befüllt. (Anstelle von Gallussäure kann auch Pyrogallol verwendet werden.) Eine Kohlefolie wird als Elektrode eingehängt. In den vorbereiteten Blumentopf bringt man Schwefelsäure und Natriumperoxodisulfat sowie die Kohleelektrode (nach Oetken) ein. Man misst die Ruheklemmenspannung. Die Batterie wird zur Messung der Elektrodenpotentiale über eine Ionenbrücke mit einem weiteren Becherglas verbunden, das eine Silber-/Silberchloridelektrode in einer Kaliumchlorid-Lösung enthält. | Lehrer-/ Schülerversuch | Gallussäure-Monohydrat, Pyrogallol, Schwefelsäure (verd. w=____% (5-15%)), Natriumperoxodisulfat |
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Batterie mit Phloroglucin in alkalischer Lösung | Demonstration einer Redox-Flow-Batterie | Gemäß Beschreibung und Skizze wird in einem Becherglas Phloroglucin in Natronlauge gelöst. Man stellt einen Tontopf hinein, der eine Lösung von Peroxodisulfat in Schwefelsäure enthält. Als Elektroden werden eine Kohlefolie in die Becherglas-Halbzelle sowie eine Kohleelektrode nach Oetken in die Tontopfhalbzelle gehängt. Sie werden mit Motor, Spannungs- und Stromstärke-Messgerät wie dargestellt verschaltet. Die Batterie wird mit einer Silber/Silberchlorid-Halbzelle verbunden, mit deren Hilfe die Potentiale der Halbzellen gemessen werden. | Lehrer-/ Schülerversuch | Natriumperoxodisulfat, Schwefelsäure (verd. w=____% (5-15%)), Natronlauge (Maßlösung c= 1 mol/L) |
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Batterie mit Protocatechusäure | Demonstration einer Redox-Flow-Batterie | Gemäß Beschreibung wird in einem Becherglas Protocatechussäure in Natronlauge gelöst. Man stellt einen Tontopf hinein, der eine Lösung von Peroxodisulfat in Schwefelsäure enthält. Als Elektroden werden eine Kohlefolie in die Becherglas-Halbzelle sowie eine Kohleelektrode nach Oetken in die Tontopfhalbzelle gehängt. Sie werden mit Motor, Spannungs- und Stromstärke-Messgerät wie dargestellt verschaltet. Die Batterie wird mit einer Silber/Silberchlorid-Halbzelle verbunden, mit deren Hilfe die Potentiale der Halbzellen gemessen werden. | Lehrer-/ Schülerversuch | Natronlauge (Maßlösung c= 1 mol/L), Schwefelsäure (verd. w=____% (5-15%)) |
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Bau eines Natrium-Ionen-Akkumulators | Energiespeicher in der TIC-TAC-Dose | Vorbereitend reiniget man ein FTO-Glas mit Aceton und versieht es gemäß Anleitung mit einer Titandioxidschicht die man trocknen lässt. Auf einer Heizplatte (350°C) wird die Titandioxidschicht eingebacken. Die Elektrolytlösung wird gemäß Rezeptur aus Natriumperchlorat, Dimethylcarbonat und Propylencarbonat zubereitet. In eine TIC-TAC-Dose oder entsprechendes Gefäß gibt man nun die Elektrolytlösung und stellt die vorbereitete Titandioxidelektrode (-Pol) sowie die Graphitfolie (+Pol) hinein. Man lädt 3min lang mit ca. 4,6V Spannung und nutzt dann den Energiespeicher. | Lehrer-/ Schülerversuch | Natriumperchlorat-Monohydrat, Dimethylcarbonat, Propylencarbonat, Aceton |
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Bestimmung der Einzelpotentiale der ionenintercalierten Graphitelektroden | Messung mit Hilfe einer Silber/Silberchlorid-Elektrode | Vorbereitend wird die Elektrolytlösung wie angegeben angemischt. Gemäß Anleitung und Darstellung wird eine TIC-TAC(TM)-Dose mit der Elektrolytlösung befüllt und eine weitere mit Kaliumchlorid-Maßlösung. Die Gefäße sind über eine Elektrolytbrücke miteinander verbunden und mit den Elektroden bestückt. Die beiden Graphitelektroden werden zur Aufladung des Systems für 5 min mit 4,3V-Gleichspannung beschaltet. Danach misst man die Spannung zwischen der Silber/Silberchlorid-Elektrode und der mit Lithium-Ionen intercalierten Graphitelektrode. Nach erneutem 1-minütigem Ladevorgang wird das Einzelpotential der mit Perchlorat-Ionen intercalierten Graphitelektrode bestimmt. | Lehrer-/ Schülerversuch | Propylencarbonat, Lithiumperchlorat |
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Biochemische Brennstoffzelle mit Glucose-Oxidase | Stromproduktion aus elektrochemischer Reaktion von Glucose mit Wasserstoffperoxid | Man zeigt in zwei Vorversuchen ('Blue Bottle') die Eignung von Methylenblau als Redox-Mediator: Zum einen die Wirkung von Glucose auf alkalische Methylenblau-Lösung, zum anderen die Wirkung von Glucose-Oxidase auf eine pH7-gepufferte Methylenblau-Lösung. Im Hauptversuch befüllt man die vorgesehene Brennstoffzelle entsprechend der ausführlichen Anleitung kathodenseitig mit salzsaurer Wasserstoffperoxid-Lösung und anodenseitig mit der zubereiteten gepufferten Glucose-Oxidase-Methylenblau-Lösung, die mit einer Glucose-Methylenblau-Lösung vermischt wurde. Als Elektroden kommen ein Graphitstab und ein versilberte Kohlestab, alternativ ein Titan-Strecknetz zum Einsatz. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Methylenblau, Natriumhydroxid (Plätzchen), Wasserstoffperoxid-Lösung (wässrig, (w: 8-35%)), Salzsäure (verd. w=____% (<10%)), Silbernitrat-Lösung (verdünnt, w=____% (<5%)) |
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Biochemische Brennstoffzelle mit Trockenhefe | Stromproduktion aus elektrochemischer Reaktion von Glucose mit Wasserstoffperoxid | Vorbereitend setzt man nach Anleitung eine gepufferte Lösung von 2-Hydroxy-1,4-naphthochinon an. Man zeigt in einem Vorversuch die Reaktion einer alkalische Glucose-Lösung mit gepufferter HNQ-Lösung. Im Hauptversuch befüllt man die vorgesehene Brennstoffzelle entsprechend der ausführlichen Anleitung kathodenseitig mit salzsaurer Wasserstoffperoxid-Lösung und anodenseitig mit der zubereiteten Suspension von Trockenhefe in gepufferter HNQ-Lösung, die mit einer Glucose-HNQ-Lösung vermischt wurde. Als Elektroden kommen ein Graphitstab und ein versilberte Kohlestab, alternativ ein Titan-Strecknetz zum Einsatz. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Natriumhydroxid (Plätzchen), Wasserstoffperoxid-Lösung (wässrig, (w: 8-35%)), Salzsäure (verd. w=____% (<10%)), Silbernitrat-Lösung (verdünnt, w=____% (<5%)), 2-Hydroxy-1,4-naphthochinon |
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Bleiakkumulator (Modell) | Redoxreaktionen beim Laden und Entladen | Zwei Bleiplatten bzw. -bleche tauchen in einem Gefäß in etwa 30%ige Schwefelsäure. An der Oberfläche entsteht sofort eine Bleisulfat-Schicht. Die Platten sind für den Ladevorgang mit einer Gleichstromquelle (4,5 V) verbunden, zum Entladen mit einem Glühlämpchen oder Motor/ Rotor. Beim etwa 3-5-minütigen Ladevorgang wird das Bleisulfat zu Blei(IV)-oxid bzw. zu elementarem Blei umgesetzt. | Lehrerversuch / nicht für Lehrerinnen i.g.A. | Blei(II)-sulfat, Blei(IV)-oxid, Schwefelsäure (konz. w: >15%) |
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Brennstoffzelle - basisch | Mit Nickelnetzelektroden im Glastrog | Vorbereitend werden die Nickelnetzelektroden durch Bad in Palladium(II)-chlorid-Lösung frisch palladiniert. Man baut die Brennstoffzelle mit der Schaumstofftrennwand und den beiden Netzelektroden wie angegeben zusammen und befüllt sie mit Kalilauge. Aus den Gasflaschen wird langsam ein kleiner Gasstrom von Wasserstoff und von Sauerstoff (3 Bläschen /sec)an die Elektroden geführt. Nach 5 min wird der Gaszustrom jeweils wie angegeben reduziert. Nach 15-20 min ist die Zelle aufgeladen. Mit einem Kleinelektromotor kann de Strom abgenommen und demonstriert werden. | Lehrerversuch | Wasserstoff (Druckgas), Sauerstoff (Druckgas), Palladium(II)-chlorid-Lösung (wässrig, w=______ % (<10%)) |
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Brennstoffzelle mit Glucose und Wasserstoffperoxid | U-Rohr-Versuch zu einer elektrochemischen Energiequelle | Vorbereitend mischt man Wasserstoffperoxid-Lösung unter Kühlung mit der vierfachen Menge 25%iger Kalilauge und hält diese Lösung kalt. In ein U-Rohr mit Fritte füllt man in jeweils einen Schenkel gleichzeitig die vorbereitete Wasserstoff-Lösung und eine frisch bereitete Lösung von 10g Glucose in 90ml Kalilauge (anstelle von Glucose kann auch Methanol oder Ethanol verwendet werden). Man taucht zwei Pt-Elektroden ein und misst die Spannung. Mit einem niederohmigen Motor kann man diese nutzbar machen. | Lehrer-/ Schülerversuch | Kalilauge (konz. w=____% (5-25%)), Wasserstoffperoxid-Lösung (wässrig, (w: 8-35%)), Methanol, Ethanol (ca. 96 %ig) |
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CfL: Brennstoffzellenbetrieb | Reaktion von Sauerstoff und Wasserstoff zur Gewinnung elektrischer Energie | Die Elektroden der Brennstoffzelle werden mit den Kontakten des Elektromotors verbunden. In dem Reagenzglas mit seitlichem Ansatz wird durch die Reaktion von Magnesiumspänen mit Haushaltsessig Wasserstoff hergestellt und dieser in den Wasserstoffeinlass der Zelle geleitet. Bleibt der Motor stehen, so bläst man mit einem Handgebläse oder mit einem Kolbenprober Luft in den Sauerstoffeinlass der Zelle. | Lehrer-/ Schülerversuch | Magnesium-Späne (nach GRINARD), Wasserstoff (freies Gas) |
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CfL: Das U-Boot Desaster | Aufsteigen eines elektrolytisch befüllten Reagenzglases | Das 800-mL-Becherglas wird mit Natriumsulfat-Lösung gefüllt und der Versuch wird aufgebaut. Dazu muss das Kupferkabel beidseitig abisoliert präpariert werden. Das vollständig mit Lösung gefüllte, kleine Reagenzglas wird auf die Kupferelektrode gestülpt. Um den Versuch zu beginnen, wird die Stromstärke schnell auf z.B. 0,050 A geregelt und sofort die Zeitmessung gestartet. Die Stromstärke muss ständig überwacht und konstant gehalten werden. | Lehrer-/ Schülerversuch | Wasserstoff (freies Gas), Sauerstoff (freies Gas) |
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CfL: Die direkte Reaktion von Zink und Kupfer(II)-Ionen | Halbzellenreaktion eines Zinkblechs in einer Kupfersulfatlösung | Ein Becherglas wird halb voll mit Kupfer(II)-sulfatlösung gefüllt. Das gereinigte Zinkblech wird in die Lösung gestellt und beobachtet. | Lehrer-/ Schülerversuch | Kupfer(II)-sulfat-Lösung (verd., (w: <25%)) |
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CfL: Die Frucht-Reihe | elektrochemische Versuche mit Früchten | Die Früchte werden halbiert und mit Elektroden versehen. Die Elektroden sollten vor dem Gebrauch mit Stahlwolle gereinigt werden. Zwei verschiedene „Halbfrüchte“ können an den Schnittstellen in Kontakt gebracht werden. Die Elektroden werden mit dem Messmotor und anschließend dem Voltmeter verbunden. | Lehrer-/ Schülerversuch | |
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CfL: Die Kartoffel als elektrischer Leiter | Stromleitung durch Ionenverschiebung in einer Kartoffel | Eine Batterie, eine LED und zwei Nägel werden mit Kabeln zu einem Stromkreis verbunden. Beide Stahlnägel werden miteinander in Kontakt gebracht, um den Stromkreis und die LED zu testen. Anschließend werden beide Nägel im Abstand von maximal 5 mm in die Kartoffel gesteckt. | Lehrer-/ Schülerversuch | |
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CfL: Die Musikkartoffel | Stromleitung durch Ionenverschiebung in einer Kartoffel | Die Musikquelle und der Lautsprecher werden mit ihrem jeweiligen Kabel verbunden und die Musikquelle mit hoher Lautstärke gestartet. Beide Kabelenden werden direkt nebeneinander in eine Kartoffel gesteckt. Der Abstand der Anschlüsse in der Kartoffel wird zur Veränderung der Lautstärke variiert. | Lehrer-/ Schülerversuch | |
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CfL: Die Zink-Iod-Batterie | Wirkungsweise einer "sauerstofffreien" Batterie | Zunächst schmirgelt man das Zinkblech an zwei Stellen blank. An einer wird das Kabel mit der Krokodilklemme angeschlossen, auf die andere das mit Kaliumnitrat getränkte und dreifach gefaltete Filterpapier gelegt. Nun gibt man ein Iodkristall mit einer Größe von ca. 5 x 5 mm auf das Filterpapier, verbindet das Zinkblech mit dem Minuspol und das Iod mit dem Pluspol des Mikromotors. | Lehrer-/ Schülerversuch | Iod |
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