Das galvanische Element: Strom aus einer Reaktion

Bei der Elektrolyse erzwingt Strom eine Reaktion. Beim galvanischen Element ist es umgekehrt: Eine Reaktion, die von allein abläuft, liefert Strom. Dafür muss man Donator und Akzeptor trennen. Das klassische Beispiel ist das Zink-Kupfer-Element. Es besteht aus zwei Halbzellen. In der ersten steht ein Zinkblech in Zinksulfat-Lösung. In der zweiten steht ein Kupferblech in Kupfersulfat-Lösung. Eine Wand mit feinen Poren (winzigen Löchern), das Diaphragma, trennt die Lösungen, lässt aber Ionen durch. Die beiden Bleche sind durch einen Draht mit einem Verbraucher verbunden. Zink ist unedler als Kupfer. Darum gibt Zink Elektronen ab: Zn → Zn²⁺ + 2 e⁻. Das ist die Oxidation am Minuspol. Zink bleibt negativ geladen zurück, denn dort sammeln sich die Elektronen. Die Elektronen fließen durch den Draht zum Kupferblech. Dort nehmen Cu²⁺-Ionen sie auf: Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu. Das ist die Reduktion am Pluspol. Durch das Diaphragma wandern Ionen und halten die Lösungen elektrisch ausgeglichen. So ist der Stromkreis geschlossen. Zwischen den Elektroden misst man eine Spannung von etwa 1,1 V. Sie entsteht, weil die Ladungen getrennt sind. Chemische Energie wird dabei in elektrische Energie umgewandelt. Das Element ist leer, wenn das Zink oder die Kupfer-Ionen verbraucht sind. Beachte den Unterschied zur Elektrolyse: Auch hier läuft die Oxidation an der Anode und die Reduktion an der Kathode ab. Aber die Anode ist im galvanischen Element der Minuspol, bei der Elektrolyse der Pluspol.