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18. Zwei Insulinspritzen als elektrolytische und Galvanische Zelle

Material (linkes Photo)
Experimentiertablett, 2 Einwegspritzen (1 mL) (B|Braun Omnifix ^R -F), 2 Bleistift-MinenFaber-Castell (2 mm D, 100 mm L), Mikro-Spiritus-Brenner, 9-Volt-Batterie, Digital-Multimeter, LED, 2 Verbindungskabel mit Krokodelklemmen, Reaktionsplatte (wellplate6), Batterie (links), Plastikpipette, Tesafilm, Trinkhalm-Spatel, Natriumsulfat, Wasser.

Bauen, Füllen und Starten der MHA
1. Entferne bei zwei 1-mL-Spritzen die Kolben. Sichere die Beschriftung durch Überkleben mit einem Stück Tesafilm.
2. Schmilz in die Verbindung der Spritze zur Nadel je eine Bleistift-Mine dicht ein, so dass die Minen unten mit der Hülse abschließen und oben 5 mm herausstehen..
3. Stelle 10 mL konzentrierte Natriumsulfat-Lösung her. Zum Vermischen sauge Flüssigkeit mit der Pipette abwechselnd auf und spritze sie zurück.
4. Übertrage 3 mL Lösung in eine Kammer der Reaktionsplatte und fülle die Spritzen vollständig mit dem Elektrolyten.
5. Drehe die vollen Spritzen LANGSAM mit der Öffnung unten, tauche sie luftblasenfrei in die Flüssigkeit der Reaktionsplatte.
6. Elektrolysiere, bis das Gas im Kathodenschenkel bei 50 steht (Photo 1).
7. Verbinde KURZ mit dem Multimeter zur Messung der Spannung (Photo 2), des Stroms (Photo 3).
8. Bringe eine Leuchtdiode (kurze Zuleitung zum Minuspol!) zwischen die Elektroden.
Beobachtungen / Erklärungen
Gasentwicklung an beiden Elektroden, während sich links (Kathode) 50 Einheiten Gas sammeln, sind es rechts 16.
An den beiden Elektroden laufen wie in vorigen Experimenten Reduktions- bzw Oxidationsreaktionen ab:
Red:    4 H₂O(l)  + 4 e^- --> 2 H₂(g) + 4 OH^-(aq)         Ox:    2 H ₂O(l)     --> O₂(g) + 4 H⁺(aq) + 4 e ^-
Die Spannung von 2,04 V entspricht etwa dem nach der Spannungsreihe zu erwartenden Wert.
Zusammen mit dem Strom von 1,8 mA (1826 µA) reicht die Energie, um eine LED zum Leuchten zu bringen.
Während des Stromflusses in dieser "Modell-Brennstoffzelle) reagieren die in der Grenzfläche Kohlestäben/Elektolyt angereicherten Gas Wasserstoff und Sauerstoff in Umkehrung der obigen Gleichungen. Bei dieser indirekten spontanen Redoxreaktion wird die chemische Energie des Brennstoffs Wasserstoff direkt in elektrische- (und anschließend in Licht-) Energie umgewandelt.