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Versuche

Elektrolyse von Zinkbromid

Zielsetzung 

Bei diesem Versuch lernst du eine experimentelle Visualisierung eines umgekehrten galvanischen Elements kennen.

Hinweise zur Gefährdung

Dieses Experiment darf nur von Lehrpersonen durchgeführt werden!

Dieses Experiment muss unter dem laufenden Abzug durchgeführt werden!

CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung; Hanne Rautenstrauch
Abb. 1 Versuchsmaterial

Material

  • U-Rohr mit Diaphragma
  • Graphit-Elektroden
  • Anschlusskabel
  • Stativ
  • Stativklemme
  • Muffe
  • Gleichstromquelle

Chemikalien

  • Zinkbromid-Lösung \(\pu{(c= 1 \frac{mol}{l})}\) (Abb. 1)
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Edukte

Stoffname Summenformel Gefahrenhinweise
Zinkbromid \(\ce {ZnBr}{_2} \)
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1 GHS07 - Giftig Kat. 4 (Gesundheitsschädlich), Ätz- oder Reizwirkung Kat. 2, niedrigere systemische Gesundheitsgefährdung GHS09 - Umweltgefährlich
H302: Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H317: Kann allergische Hautreaktionen verursachen. H411: Giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung.
P273: Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P305+P351+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. P310: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen.
Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Zinkbromid
\(\ce {ZnBr}{_2} \)
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1 GHS07 - Giftig Kat. 4 (Gesundheitsschädlich), Ätz- oder Reizwirkung Kat. 2, niedrigere systemische Gesundheitsgefährdung GHS09 - Umweltgefährlich
H302: Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H317: Kann allergische Hautreaktionen verursachen. H411: Giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung.
P273: Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P305+P351+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. P310: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen.

Produkte

Stoffname Summenformel Gefahrenhinweise
Brom \(\ce{Br_2}\)
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1 GHS06 - Giftig Kat. 1 - 3 GHS09 - Umweltgefährlich
H330: Lebensgefahr bei Einatmen. H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H400: Sehr giftig für Wasserorganismen.
P260: Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol nicht einatmen. P273: Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353: BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen oder duschen. P304+P340+P310: BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen. P305+P351+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
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Zink, Pulver oder Staub, stabilisiert \(\ce{Zn}\)
GHS09 - Umweltgefährlich
H410: Sehr giftig für Wasserorganismen mit langfristiger Wirkung.
P273: Freisetzung in die Umwelt vermeiden.
Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Brom
\(\ce{Br_2}\)
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1 GHS06 - Giftig Kat. 1 - 3 GHS09 - Umweltgefährlich
H330: Lebensgefahr bei Einatmen. H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H400: Sehr giftig für Wasserorganismen.
P260: Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol nicht einatmen. P273: Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353: BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen oder duschen. P304+P340+P310: BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen. P305+P351+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
Zink, Pulver oder Staub, stabilisiert
\(\ce{Zn}\)
GHS09 - Umweltgefährlich
H410: Sehr giftig für Wasserorganismen mit langfristiger Wirkung.
P273: Freisetzung in die Umwelt vermeiden.
CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung; Johann Seibert
Abb. 2 Elektrolyse Versuchsaufbau

Vorbereitung

Setze eine 1 molare Zinkbromid-Lösung an und befülle das U-Rohr. 

Durchführung

Gib zwei Graphit-Elektroden jeweils in die beiden Öffnungen des U-Rohrs und verbinde sie mit der Gleichspannungsquelle. Nun legst du eine Spannung von ca. \(\pu{10\,V}\) für 5 Minuten an (Abb. 2). 

Hinweise zur Entsorgung

Die Lösung wird nach dem Experiment mit gesättigter Natriumthiosulfat-Lösung versetzt und anschließend im Abfluss entsorgt.

Aufgabe
Aufgabe

Führe den Versuch durch. Beobachte genau, wie sich die Farbe der Lösung verändert.

Lösung

CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung; Hanne Rautenstrauch
Abb. 4 Versuchsergebnis Elektrolyse von Zinkbromid

Ergebnis

Nach einiger Zeit färbt sich die Lösung in der Halbzelle des Pluspols gelb-bräunlich und an der Graphitelektrode des Minuspols scheidet sich ein grauer Feststoff ab (Abb. 4). Im Verlauf des Versuchs intensiviert sich die Gelbfärbung und es scheidet sich einer immer größere Menge Feststoff an der Elektrode des Minuspols ab. Bei dem grauen Feststoff handelt es sich um elementares Zink und bei der gelb-bräunlichen Flüssigkeit um elementares Brom. An den beiden Elektroden sind durch Anlegen der Spannung folgende Reaktionen abgelaufen: 

Reaktionsgleichungen:

Reduktion: \(\ce{Zn^{2+} + 2e- -> Zn}\)
Oxidation: \(\ce{2Br^- -> Br2 + 2e^- }\)
Redoxreaktion: \(\ce{ZnBr2 -> Zn + Br2}\)