Experiment des Monats Juni 2002 Die Zink-Luft-Batterie

Das Zink-Luft-Element ist eine vereinfachte Variante der vielfach noch heute verwendeten "Zink-Kohle-Batterien". In den Batterien dient ebenfalls Zink als Reduktionsmittel, als Oxidationsmittel enthalten sie jedoch Braunstein (MnO₂), wobei auch dort die Oxidation an einer Kohleelektrode abläuft. Beide Elemente liefern eine Spannung von etwa 1,5 V.

Geräte und Chemikalien:
Holzkohle (z.B. Lötrohrkohle), Zinkblech, 6-molare Kalilauge;
Becherglas, Kabel mit Krokodilklemmen, Spannungsmeßgerät.

Durchführung:
Ein Becherglas etwa 1 cm hoch mit 6-molarer Kalilauge füllen. Ein Zinkblech und ein dünnes Stück Holzkohle jeweils mit den Polen eines Voltmeters verbinden und die beiden Elektroden in die Kalilauge tauchen, ohne daß sie sich berühren. Am Meßgerät wird eine Spannung von ca. 1,5 V gemessen. Es kann auch ein kleiner Motor angeschlossen werden.

Erklärung:
An den beiden Elektroden laufen Redox-Prozesse ab: Zink wird oxidiert, liefert somit Elektronen, an der Kohleelektrode wird Sauerstoff aus der Luft reduziert:

Zn Zn²⁺ + 2 e^–

O₂ + 2 H₂O + 4 e^– 4 OH^–

Man erhält somit eine Batterie. Da Zink zu Zn²⁺-Ionen oxidiert wird, die im alkalischen Milieu Tetrahydroxozinkat-Ionen [Zn(OH)₄]^2– bilden oder bei höherer Konzentration als Zn(OH)₂ ausfallen, löst sich das Zinkblech langsam auf. Die Batterie ist "leer", wenn der in die Kalilauge ragende Teil des Zinkblechs aufgebraucht ist.

Gefahren:
Kalilauge ist ätzend.

Entsorgung:
Die Kalilauge wird mit Salzsäure neutralisiert und dem Abwasser beigegeben.

Literatur & Links:
Ch. H. Hamann, E. Schwarzer, U. Vogel: "Die Zink-Luft-Batterie" Chemie in unserer Zeit, 6 (1972), 128-131
Nachdruck: "Experimente aus der Chemie", S. 89-94

Mai 2002: Paeonien-Indikator

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Seite erstellt am: Freitag, 31. Mai 2002, A. Schunk, CCC Univ. Erlangen.

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