{{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:WasserzersetzungsapparatElektrolyse Wasser.pngjpg|rightthumb|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 heißes Leitungswasser, ca. 0,2 1 g [[NatriumhydroxidKaliumhydroxid]] (1 NaOH5 KOH-Plätzchen) zur Erhöhung der [[elektrische Leitfähigkeit|elektrischen Leitfähigkeit]]* UVV: Gefahr der Verätzung bei direktem Kontakt mit NaOHKOH. Das NaOHDie 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!Das NaOH* 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 (25 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 alles Wasser durch 10 mL Gas verdrängt gebildet wurde.
=== Auswertung ===
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. Dabei #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}}]].=== Zum Vergleich ===</div>{{www2}}* Versuchsprotokolle: [[Media:Elektrolyse.doc|Versuchsprotokoll[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}}