Zink-Kohle-Batterie
Experimente:
Versuch: Leclanché-Element
Die Zink-Kohle-Batterie heißt auch Leclanché-Element. Es besteht aus einem Zinkbecher, der mit einer
Mischung aus Braunstein und feuchtem Salmiaksalz gefüllt ist. In dieser Mischung steckt ein Kohlestab. Der
Kohlestab bildet den Pluspol, der Zinkbecher den Minuspol. Die Zink-Kohle-Batterie liefert eine Spannung
von 1,5 Volt (-> Versuch).
Bei Betrieb der Zelle laufen vereinfacht folgende Reaktionen ab:
Oxidation: Zn à Zn2+ + 2 e-
Reduktion: 2 H+ + 2 e- à H2
Die Grundreaktionen entsprechen denen im Volta-Element.
Die Wasserstoff-Ionen stammen aus dem Elektrolyten Ammoniumchlorid:
NH4Cl à NH3 + H+ + Cl-
Das Ammoniak wird komplexartig an die Zink-Ionen gebunden und so aus der Reaktion entfernt:
Zn2+ + 4 NH3 à [Zn(NH3)4]2+
Der bei der Reduktion entstehende Wasserstoff reagiert gleich wieder mit dem Braunstein zu Wasser und wird dabei wieder oxidiert:
H2 + 2 MnO2 à H2O + Mn2O3
Der Wasserstoff wird also nicht frei. Das würde auch zu einem Überdruck in dem geschlossenen Element führen.
Im Leclanché-Element werden also eigentlich nicht Wasserstoff-Ionen, sondern Mangan-Ionen reduziert. Das ist
auch schon aus der großen Spannung ersichtlich.
Letztlich läuft also folgende Gesamtreaktion ab:
Redoxreaktion (verkürzt): Zn0 + 2 Mn+IV à 2 Mn+III + Zn+II
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