Mit den Themen dieses Bereichs werden Phänomene und Modelle der Redoxreaktionen wieder aufgegriffen und wesentlich vertieft. Zahlreiche technische Anwendungen finden so eine naturwissenschaftliche Erklärung. Die Elektrochemie ist darüber hinaus besonders geeignet, quantitative Aspekte der Chemie an lebensnahen Beispielen zu bearbeiten. Dabei werden die experimentell etwas einfacher zu handhabenden Faraday-Gesetze in Grundkursen im Vordergrund stehen, während die Nernst’sche Gleichung und ihre Anwendungen aus Zeitgründen wohl eher den Leistungskursen vorbehalten bleiben.
Der Themenbereich ist verbindlich. Für die Behandlung ist ein halbes Schulhalbjahr vorgesehen.
Power für den MP3-Player
Chemie beim Start von Auto und Moped
Alternative Antriebe: Das Elektroauto
Versilbern und Vergolden
Die Alufolie: Herstellung und Wiederverwendung
Chlor - ein wichtiger Grundstoff der chemischen Industrie
Inhalte und Hinweise
Redox-Reaktionen
systematische Untersuchung und Einordnung
Einfache Galvanische Zellen
Ermittlung von Potentialdifferenzen
Abhängigkeit von Stromstärke und Spannung bei unterschiedlichen Bedingungen
Modell der elektrolytischen Doppelschicht (*)
Spannungsreihe
Abhängigkeit des Potentials von der Konzentration der Elektrolytlösung
im Grundkurs nur qualitativ, im Leistungskurs vgl. Sachgebiet ”Die Nernst’sche Gleichung und ihre Anwendung“
Gaselektroden, Normalwasserstoffelektrode
Normalpotentiale
auch Redoxpotentiale von Ionensystemen
Handelsübliche Zellen und Batterien
bewegliche Spannungsquellen
Akkumulatoren
Möglichkeiten zur Speicherung elektrischer Energie
Brennstoffzellen
elektrische Antriebe in Fahrzeugen
Inhalte und Hinweise
Elektrolysezellen
Zersetzungsspannung
Überspannung
in Grundkursen u.U. nur qualitativ als Reaktionshemmung bei der Abscheidung Gasen
Faraday-Gesetze(*)
Ein industriell genutztes, elektrochemisches Verfahren z.B. Erzeugung von Aluminium oder Chloralkali-Elektrolyse oder Kupferraffination
Ökobilanzen, Recycling; Diskussion der Chlorchemie
Inhalte und Hinweise
Nernst’sche Gleichung
Zumindest der Zusammenhang zwischen Konzentration und Redoxpotential sollte experimentell erarbeitet werden.
– Bestimmung des Ladungszustandes von Akkumulatoren durch Messung der Elektrolytkonzentration
– ionensensitive Elektroden in der Umweltanalytik, z.B. bei der Bestimmung von Schadstoffkonzentrationen und bei der Trinkwasseraufbereitung
Elektroden 2. Art
– z.B. Silberchloridelektrode
Potentiometrische Titrationen
Bestimmung von Löslichkeitsprodukten
Die pH-Abhängigkeit von Redoxpotentialen
Berechnung der Gleichgewichtskonstanten von Redoxreaktionen