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Laborbericht: Halbzellen, Batterien: Experimente voller Spannung Sie können aus zwei Halbzellen eine Batterie herstellen und damit einen Motor betreiben: Um einen Elektromotor betreiben zu können ist eine möglichst grosse Spannung erforderlich, dh. zwei Halbzellen mit grosser Spannungsdifferenz.
Halbzelle B: Mg0 / Mg2+ Beide Halbzellen müssen nun mittels einer Salzbrücke miteinander verbunden werden, damit ein Elektronenaustausch (Redox-Reaktion) stattfinden kann. Diese 1.46V würden prinzipiell ausreichen um einen kleinen Motor (zBs.: Mini-Ventilator) zu betreiben. Doch wird man einen Spannungsabfall bemerken, sobald man den Verbraucher in den Kreilauf einfügt. Die Ursache für den Spannungsabfall liegt darin, dass diese 1.46V der Leerspannung entsprechen. Fügt man nun einen Verbraucher in das System ein, kommt das Gleichgewicht durcheinander und es entsteht einen Innenwiderstand. UEff = U0 – I * RInnen Um ein möglichst grosses UEff (effektive Spannung) zu erhalten, muss der Summand I * RInnen so klein wie möglich sein. Anders ausgedrückt der Innenwiderstand muss optimiert werden.
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Sie kennen die Bedeutung der Salzbrücke in einer Batterie: Eine Salzbrücke dient zur ionenleitenden Verbindung von Elektrolyt-Lösungen. Der Stromfluss zwischen den beiden chemischen Stoffen (Halbzellen) wird somit aufrechterhalten, da es zu keiner erhöhten Konzentration von Kationen und Anionen kommen kann. Eine Salzbrücke verbindet die beiden Halbzellen und sorgt für den dafür das die Elektronen „wandern“ können. Sie können mit den Begriffen Reduktionsmittel, Oxidationsmittel, Oxidation und Redutkion, Redoxpotential und Spannung argumentieren:
Beispiel: I) Elektronenabgabe: Mg ----> Mg2+ + 2 e- | *2 Oxidation II) Elektronenaufnahme: O2 + 4 e- ----> 2O2- Reduktion Gesamtgleichung I) und II) Ionenschreibweise: 2Mg + O2 ----> 2Mg2+ + 2O2-
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