Periodensystem

Beobachtung

Nachdem die Stromzufuhr eingeschaltet wird, entwickeln sich Gasbläschen an den Elektroden, die aufsteigen. An der einen Seite entwickeln sich die Gasbläschen doppelt so schnell wie an der anderen Seite. Die Gase sammeln sich in den oberen Teilen der äußeren Rohre des Hofmannschen Apparats. Wird an der Seite, wo weniger Gas entstanden ist, die Glimmspanprobe durchgeführt, leuchtet eine gelbe Flamme auf, sobald der Glimmspan in das Reagenzglas gehalten wird. Wenn die Knallgasprobe an der anderen Seite, wo mehr Gas entstanden ist, durchgeführt, gibt es ein ploppendes/pfeifendes Geräusch, wenn das Reagenzglas an die Brennerflamme gehalten wird.

Abb. 2 Wasserzersetzung mit dem Hofmannschen Apparat

Ergebnis

Durch Zufuhr von elektrischer Energie zersetzt sich Wasser in dessen Bestandteile: Sauerstoff und Wasserstoff. Die Schwefelsäure bzw. schwefelsaure Lösung wird anstelle des Wassers verwendet, weil der Zersetzungsprozess mit Wasser aufgrund der geringen Leitfähigkeit von reinem Wasser zu langsam ablaufen würde.

An der Kathode (Minuspol) geben die Wasserstoff-Ionen jeweils ein Elektron ab. Dadurch bekommen sie eine einfach positive Ladung. Immer zwei Wasserstoff-Atome gehen eine Verbindung ein und reagieren zu einem Wasserstoff-Molekül. Wasserstoff ist ein gasförmiger Stoff.

Kathodenreaktion: \(\ce{4 H^+ + 4 e^- -> 2 H2}\)

An der Anode (Pluspol) nehmen die Sauerstoff-Ionen jeweils zwei Elektronen auf. Dadurch bekommen sie eine zweifach negative Ladung. Zwei Sauerstoff-Atome gehen immer eine Verbindung ein und reagieren zu einem Sauerstoff-Molekül. Sauerstoff ist ein Gas.

Anodenreaktion: \(\ce{2 O^{2-} -> O2 + 4 e^-}\)

Insgesamt wird der Wasserstoff reduziert und der Sauerstoff oxidiert. Diese Reaktionen bilden eine Redox-Reaktion. Dadurch, dass die Elektronen von zwei Wasserstoff-Ionen benötigt werden, damit ein Sauerstoff-Ion oxidiert werden kann, findet die Gasbildung an der Kathode schneller als an der Anode statt.

Gesamtreaktion: \(\ce{2 H2O -> 2 H2 + O2}\)