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Hofmannscher Wasserzersetzungsapparat

Hofmannscher Elektrolyseapparat

Der Hofmannsche Wasserzersetzungsapparat, Hofmannsche Zersetzungsapparat oder Wasserzersetzungsapparat nach Hofmann ist ein GerĂ€t zur elektrolytischen Zerlegung von wĂ€ssrigen Lösungen und wurde nach August Wilhelm Hofmann (1818–1892) benannt, der diesen Versuchsaufbau z. B. in seinem 1866 erschienenen Buch beschrieben hat.[1] Der Versuchsaufbau wurde auch als ein Voltameter benutzt.

Inhaltsverzeichnis

Funktion

Er dient zur Demonstration der elektrolytischen Zersetzung beispielsweise von Wasser. In diesem Fall wird die komplette Apparatur meistens mit verdĂŒnnter SchwefelsĂ€ure gefĂŒllt, da reines Wasser keine ausreichende elektrische LeitfĂ€higkeit besitzt. Nach dem Anlegen einer Gleichspannung an den Platinelektroden oder Kohleelektroden findet eine Gasentwicklung an Kathode und Anode statt.

Dabei wird das Wasser in seine beiden Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt. Die entstehenden Gase sammeln sich in den beiden Messrohren und können mit Hilfe eines Hahns entnommen werden. Zur besseren Stromleitung wird oft die Lösung mit einer SÀure oder Lauge angereichert, auch Kochsalz(NaCl) ist geeignet. Achtung, Chlorgase-Bildung / Bildung von Chlorgasen!

An der Kathode werden die Oxoniumionen, welche durch Protolyse der zugesetzen SĂ€ure entstanden sind, zu Wasserstoff reduziert und an der Anode das Wasser zu Sauerstoff und zu Oxoniumionen oxidiert.


Kathodenreaktion: <math>\mathrm{4 \ H_3O^+ + 4 \ e^- \longrightarrow 2 \ H_2 + 4 \ H_2O}</math>

Anodenreaktion: <math>\mathrm{6 \ H_2O \longrightarrow 4 \ H_3O^+ + O_2 + 4 \ e^-}</math>

Gesamtreaktion: <math>\mathrm{2 \ H_2O \longrightarrow 2 \ H_2 + O_2}</math>


Das VerhĂ€ltnis der Gasvolumina in den Schenkeln wird dabei 1 : 2 (Sauerstoff : Wasserstoff) betragen. Dieses VerhĂ€ltnis kann allerdings nicht genau zustande kommen, da sich der Sauerstoff am Anfang besser im Wasser löst als Wasserstoff. Um dieses Problem zu umgehen, sollte der Versuch ein paar Minuten zuvor bei geöffneten HĂ€hnen laufen.

Funktionsweise

Die positiv geladenen Oxoniumionen, die sich in der NĂ€he der negativ geladenen Elektrode, der Kathode, befinden, werden durch die negative Ladung angezogen und dort unter Wasserstofffreisetzung entladen (kathodische Reduktion). Im Bereich der positiv geladenen Elektrode, der Anode, werden dem Wasser Elektronen entzogen (anodische Oxidation). Die oxidierten Wasserteilchen sind instabil und zerfallen unter Freisetzung von Sauerstoff und Bildung von Oxoniumionen. Die Oxoniumionen mĂŒssen nicht durch die Lösung zur Kathode wandern, sie geben vielmehr ihre positive Ladung ĂŒber eine Umorientierung der WasserstoffbrĂŒckenbindungen durch die Lösung bis zur Kathode weiter. Abbildung: Protonenleitung in Wasser Diese Form der elektrischen Leitung wird Protonenleitung genannt.[2]

Siehe auch

Quellen, Nachweise und Weblinks

Quellen

  • Römpp kompakt Basislexikon Chemie. Hrsg. von JĂŒrgen Falbe und Manfred Regitz. Bearbeitet von Eckard Amelingmeier u.a. Thieme, Stuttgart/New York 1998, ISBN 3-13-115711-9

Einzelnachweise

  1. ↑  August Wilhelm Hofmann: Introduction to modern chemistry: experimental and theoretic; embodying .... Walton and Maberly, 1866, S. 55 (Expression-Fehler: Unerkanntes Satzzeichen „{“#v=onepage eingeschrĂ€nkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  2. ↑ Skript des SchĂŒlerlabors Quantensprung der Helmholtz Gesellschaft: Wasserstoff und Brennstoffzelle (PDF; 8,3 MB)

Weblinks

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