Quelltext der Seite Elektrolyse von Wasser

{{Zitat|Jules Verne|Ich glaube, dass Wasser eines Tages als Brennstoff genutzt wird. Wasser, in seine Elemente Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt, wird zur unerschöpflichen Energiequelle werden.}}
{{navi|Elektrolyse|Wasserzersetzungsapparat}}
[[Bild:Elektrolyse Wasser.jpg|thumb|400px|'''[[Wasserzersetzungsapparat]]''']]
Bei dieser [[Elektrolyse]] wird [[Wasser|Wasser (H<sub>2</sub>O)]] in die Elemente [[Sauerstoff]] und [[Wasserstoff]] zerlegt, z. B. im [[Wasserzersetzungsapparat]]. Beide Gase können über charakteristische Reaktionen nachgewiesen werden.

Die Umkehrung der Elektrolyse von Wasser ist das Arbeitsprinzip der [[Brennstoffzelle]].

== Experiment ==
Wie funktioniert die Elektrolyse von Wasser?

=== Geräte ===
[[Bild:Wasser-mit-O-Ring-2.jpg|thumb|400px|'''Gummiringe zum Fixieren der Messzylinder''']]
[[Wasserzersetzungsapparat]] mit Deckel, 2 [[Messzylinder]] (10 mL, {{mark|ohne Glasfuß}} mit aufgesetzten Gummiringen, siehe Bild), [[Netzgerät]], 2 Stromkabel, Pinzette, [[Schutzbrille]], Stopp-Uhr

=== Chemikalien ===
Ca. 100 mL Leitungswasser, ca. 1 g [[Kaliumhydroxid]] (5 KOH-Plätzchen) zur Erhöhung der [[elektrische Leitfähigkeit|elektrischen Leitfähigkeit]]
* UVV: Gefahr der Verätzung bei direktem Kontakt mit KOH. Die KOH-Plätzchen nur mit Pinzette anfassen und Schutzbrille aufsetzen.
* Entsorgung: Ausguss

=== Durchführung ===
* Behälter im Wasserzersetzungsapparat ohne Messzylinder etwa halbvoll mit dem Wasser befüllen.
* Die Messzylinder werden ebenfalls mit Wasser gefüllt, mit einem Finger zugehalten, in den Behälter eingetaucht und senkrecht über die Platinelektroden gestellt. Bei richtiger Handhabung bleiben beide Zylinder voll befüllt!
* Die KOH-Plätzchen ins Wasser geben, durch Rühren auflösen und den Deckel aufsetzen.
* Mit den Gummiringen die Messzylinder etwa 1 cm über dem Boden schwebend fixieren (Bild).
* Über die Anschlussbuchsen wird das Gerät an die Gleichstromquelle (15 V) angeschlossen und die Stopp-Uhr gestartet.

=== Beobachtungsauftrag ===
Protokolliere im Minutentakt das am Plus- und Minuspol gebildete Gasvolumen und stelle Deine Messwerte tabellarisch zusammen. Schalte den Strom aus, wenn in einem Messzylinder 10 mL Gas gebildet wurde.

=== Auswertung ===

Erkläre die Vorgänge an den Elektroden und die jeweils gebildeten Gasmengen.

Detailfragen:
* Wie ist die Ladungsverteilung im H<sub>2</sub>O-[[Molekül]]?
* In welche Ionen könnte des H<sub>2</sub>O-Molekül zerfallen, wenn die Elektronen ''vollständig'' auf [[EN|das stärker Elektronen anziehende Element]] übertragen würden?
* Was geschieht mit den [[Ionen]] nach dem Anlegen der Gleichspannung?
* Beschreibe die Elektronenübertragungsvorgänge am jeweiligen Pol und fasse Deine Aussagen zu Reaktionsgleichungen zusammen.
* Welches Gas wird am [[Minuspol]] gebildet, welches am [[Pluspol]]?
* Wo findet eine [[Oxidation]] bzw. [[Reduktion]] statt?
* Wie lässt sich das Verhältnis der Gasmengen erklären?
* Wie lässt sich beweisen, welches Gas sich an welchem Pol gebildet hat?

== Übung ==
<div style="line-height:1.5em; font-size:1.2em">
#Durch [[Elektrolyse|{{x}}]] im [[Wasserzersetzungsapparat|{{x}}]] lässt sich Wasser in seine Bestandteile [[Wasserstoff|{{x}}]] und [[Sauerstoff|{{x}}]] aufspalten.
#Zur Erhöhung der [[elektrischen Leitfähigkeit|{{x}}]] muss ein Elektrolyt im Wasser gelöst werden, z. B. [[Natriumhydroxid|{{x}}]].
# Nach dem Anlegen einer [[Gleichspannung|{{x}}]] werden am [[Minuspol|{{x}}]] zwei Volumenteile [[Wasserstoff|{{x}}]] und am [[Pluspol|{{x}}]] ein Volumenteil [[Sauerstoff|{{x}}]] abgeschieden.
# Das gebildete Volumenverhältnis steht im Einklang mit der [[Summenformel|{{x}}]](H<sub>2</sub>O).
# Beide Gase können durch entsprechende Reaktionen nachgewiesen werden: [[Sauerstoff|{{x}}]] durch die [[Glimmspanprobe|{{x}}]] und [[Wasserstoff|{{x}}]] durch die [[Knallgasprobe|{{x}}]].
#Die Umkehrung der Elektrolyse von Wasser ist das Arbeitsprinzip der [[Brennstoffzelle|{{x}}]].<br />Betrachtung auf Teilchenebene:<br />
# Unter der Annahme einer vollständigen Elektronenübertragung wäre folgende Ionenbildung aus Wasser denkbar: H<sub>2</sub>O[[Bild:Pfeil.gif]]O<sup>[[2-|{{x}}]]</sup> + [[2H|{{x}}]]<sup>+</sup>
# Nach Anlegen der Spannung herrscht am Minus-Pol ein [[Elektronenüberschuss, Elektronendruck|{{x}}]], dadurch wird das [[H|{{x}}]]<sup>+</sup>-Ion angezogen. Durch [[Elektronenaufnahme|{{x}}]] wird das Ion reduziert, es entsteht elementarer [[Wasserstoff|{{x}}]].
# Am Plus-Pol herrscht [[Elektronenmangel, Elektronensog|{{x}}]], dadurch wird das [[O|{{x}}]]<sup>2-</sup>-Ion angezogen. Durch [[Elektronenabgabe|{{x}}]] wird das Ion oxidiert, es entsteht elementarer [[Sauerstoff|{{x}}]].
# Da Oxidation und [[Reduktion|{{x}}]] zwar räumlich voneinander getrennt, jedoch [[zeitgleich|{{x}}]] stattfinden, spricht man auch von einer [[Redoxreaktion|{{x}}]].
</div>
{{www2}}
* Versuchsprotokolle: [[Media:Elektrolyse.doc|[1]]], [[Media:Elektrolyse_von_Wasser.pdf|[2]]], [[Media:Chemieprotokoll_vom_06._März._09.doc|[3]]]
* [[Media:Elektrolyse_Wasser.pdf|Arbeitsblatt zum Thema „Elektrolyse von Wasser“]]
{{Ex-ch|190|1|Faradaysche Gesetze}}
{{Ex-ec|265|1|Faradaysche Gesetze}}
[[Kategorie:Chemie]]
[[Kategorie:Experiment]]