Hauptunterschied – Daniell-Zelle vs. galvanische Zelle

Eine elektrochemische Zelle ist ein Gerät, das in der Lage ist, Elektrizität aus chemischen Reaktionen zu erzeugen oder eine chemische Reaktion mit Elektrizität zu erleichtern. Diese Zellen bestehen aus zwei Halbzellen. Pro Halbzelle befindet sich eine Elektrode und ein Elektrolyt. Manchmal befinden sich beide Elektroden in demselben Behälter, aber die beiden Elektrolyte sind durch eine poröse Barriere getrennt. Daniell-Zelle und galvanische Zelle sind Beispiele für elektrochemische Zellen. Eine Daniell-Zelle ist eine elektrochemische Zelle, die aus Kupfer- und Zinkelektroden besteht. Eine galvanische Zelle ist eine elektrochemische Zelle, die elektrische Energie verwendet, die durch spontane Redoxreaktionen erzeugt wird. Der Hauptunterschied zwischen Daniell-Zelle und galvanischer Zelle besteht darin, dass Daniell-Zelle verwendet nur Kupfer und Zink als Elektroden, während eine galvanische Zelle eine Vielzahl von Metallen als Elektroden haben kann.

Abgedeckte Schlüsselbereiche

1. Was ist eine Daniell-Zelle? – Definition, wie es funktioniert 2. Was ist eine galvanische Zelle? – Definition, wie es funktioniert 3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Daniell-Zelle und galvanischer Zelle? – Überblick über die gemeinsamen Funktionen 4. Was ist der Unterschied zwischen Daniell-Zelle und galvanischer Zelle? – Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Kupfer, Daniell-Zelle, elektrochemische Zelle, Elektrode, Elektrolyt, galvanische Zelle, Halbzelle, Oxidation, Redoxreaktionen, Reduktion, Voltaische Zelle, Zink

Was ist eine Daniell-Zelle?

Daniell-Zelle ist eine Art elektrochemischer Zelle, die aus einer Kupferelektrode und einer Zinkelektrode besteht, die in Kupfer(II)-Sulfat bzw. Zinksulfat eingetaucht sind. Daher verwendet diese Zelle zwei Elektrolyte. Ein Elektrolyt ist eine Substanz, die sich beim Auflösen in Wasser in Ionen aufspalten kann. Diese Ionen sind in der Lage, Elektrizität durch die wässrige Lösung dieser Substanz zu leiten.

Eine Halbzelle der Daniell-Zelle besteht aus einer Kupferelektrode, die in eine Kupfer(II)-Sulfatlösung eingetaucht ist, und die andere Halbzelle besteht aus einer Zinkelektrode, die in eine Zinksulfatlösung eingetaucht ist. Es gibt eine Redoxreaktion, die Elektronen für die elektrische Leitfähigkeit bereitstellt. Als Anode wird Zink verwendet. Kupfer ist die Kathode. Die beiden Halbreaktionen sind unten angegeben.

Anode: Zn_(S) → Zn⁺²_(wässrig) + 2e

Kathode: Cu⁺²_(wässrig) + 2e → Cu_(S)

In der Anode wird Zink zu Zink(II)-Ionen oxidiert. In der Kathode wird das Kupfer(II)-Ion zu Kupfer reduziert. Die Gesamtreaktion kann wie folgt angegeben werden.

Zn_(S) + Cu⁺²_(wässrig) → Zn⁺²_(wässrig) + Cu_(S)

Abbildung 1: Schematische Darstellung von Daniell Cell

Zur einfachen Demonstration der Zelle werden die beiden Elektrolyte voneinander getrennt und eine Salzbrücke für die Bewegung der Ionen verwendet. Die Salzbrücke ist mit einer Verbindung gefüllt, die die in der Zelle stattfindende Redoxreaktion nicht stört. Aber in einer tatsächlichen Daniell-Zelle wird eine poröse Barriere verwendet, um die beiden Elektrolytlösungen zu trennen. Diese poröse Barriere kann die Bewegung von Kupferionen in Zinksulfat und umgekehrt nicht kontrollieren. Dies macht ein Aufladen unmöglich.

Was ist eine galvanische Zelle?

Eine galvanische Zelle ist eine Art elektrochemischer Zelle, die spontane Redoxreaktionen verwendet, um elektrische Energie zu erzeugen. Dies wird auch als bezeichnet Voltaische Zelle. Die Zelle besteht aus zwei Halbzellen. Jede Halbzelle besteht aus einer Elektrode und einem Elektrolyten. Die Elektrode wird in die Elektrolytlösung eingetaucht. Manchmal sind diese Elektrolyte vollständig getrennt, manchmal sind sie jedoch nur durch eine poröse Barriere getrennt. Wenn die Elektrolyte vollständig getrennt sind, wird eine Salzbrücke verwendet, um die Bewegung der Ionen zwischen den beiden Elektrolyten aufrechtzuerhalten.

Abbildung 2: Ein Beispiel für eine galvanische Zelle

Die Elektroden und Elektrolyte werden unter Berücksichtigung dessen ausgewählt, ob sie spontan sind oder nicht. Dies kann theoretisch durch Berechnung der Elektrodenpotentiale jeder Halbzelle ermittelt werden. Jedoch sollte eine Halbzelle eine Oxidation zeigen, während eine andere Halbzelle eine Reduktionsreaktion zeigen sollte. An der Anode findet eine Oxidation statt, an der Kathode eine Reduktion. Da eine galvanische (voltaische) Zelle die bei einer spontanen Redoxreaktion freigesetzte Energie zur Stromerzeugung nutzt, werden galvanische Zellen als elektrische Energiequellen verwendet. Sie produzieren Gleichstrom.

Ähnlichkeiten zwischen Daniell-Zelle und galvanischer Zelle

Unterschied zwischen Daniell-Zelle und galvanischer Zelle

Definition

Danielle Zelle: Die Daniell-Zelle ist eine elektrochemische Zelle, die aus einer Kupferelektrode und einer Zinkelektrode besteht, die in Kupfer(II)-Sulfat bzw. Zinksulfat eingetaucht sind.

Galvanische Zelle: Die galvanische Zelle ist eine Art elektrochemischer Zelle, die spontane Redoxreaktionen verwendet, um elektrische Energie zu erzeugen.

Anode

Danielle Zelle: Anode der Daniell-Zelle ist eine Zinkelektrode.

Galvanische Zelle: Anode der galvanischen Zelle ist ein Metall, das oxidiert werden kann.

Kathode

Danielle Zelle: Die Kathode der Daniell-Zelle ist eine Kupferelektrode.

Galvanische Zelle: Kathode der galvanischen Zelle ist ein Metall, das reduziert werden kann.

Elektrolyte

Danielle Zelle: Die für die Daniell-Zelle verwendeten Elektrolyte sind Kupfer(II)sulfat und Zinksulfat.

Galvanische Zelle: Als Elektrolyte für die galvanische Zelle werden die Metallsalze jeder Elektrode verwendet.

Abschluss

Sowohl die Daniell-Zelle als auch die galvanische Zelle sind elektrochemische Zellen. Diese Zellen nutzen spontane Redoxreaktionen zur Erzeugung elektrischer Energie. Diese erzeugte Energie kann für eine externe Arbeit verwendet werden. Der Hauptunterschied zwischen Daniell-Zelle und galvanischer Zelle besteht darin, dass Daniell-Zelle nur Kupfer und Zink als Elektroden verwendet, während eine galvanische Zelle eine Vielzahl von Metallen als Elektroden haben kann.

Verweise:

1. „Elektrochemische Zellen“. Chemie LibreTexts, Libretexts, 18. April 2017, hier verfügbar.2. Helmenstine, Ph.D. Anne Marie. „Wie elektrochemische Zellen funktionieren.“ ThoughtCo, hier verfügbar.3. „Daniell-Zelle.“ Wikipedia, Wikimedia Foundation, 15. Oktober 2017, hier verfügbar.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „Daniell-Zelle“ von Antimoni – Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia (umbenannt)2. „Galvanische Zelle unmarkiert“ Von Hazmat2 – Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia (beschriftet)