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Wasserelektrolyse (Natriumsulfat)

Modellversuch

Basiswissen


Natriumsulfat ist ein ungefährliches Salz. Es eignet sich als Elektrolyt für einfach und ungefährlich durchführbare Versuche zur Elektrolyse von Wasser. Das ist hier kurz mit Versuchsergebnissen vorgestellt.

Grundidee: eine effektivere Elektrolyse


Mit Hilfe von zwei in Wasser eingetauchten Elektroden kann das Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt werden. Diesen Vorgang nennt man Elektrolyse. Mit destilliertem Wasser oder auch Leitungswasser ist die hergestellte Menge Sauerstoff und Wasserstoff jedoch sehr gering. Löst man jedoch Natriumsulfat in dem Wasser auf, wird die Elektrolyse bei sonst gleichen Bedingungen deutlich stärker.

Fragestellungen: die wichtigen Einflussfaktoren


Als Maß dafür, wie effektiv die Wasserelektrolyse abläuft wurde die Stromstärke I zwischen den eingetauchten Elektroden gewählt. Die Stromstärke ist dann eine sogenannte Proxy-Variable für die Effektivität der Elektrolyse. Nun kann man sich fragen - und experimentell überprüfen - wie man die Stromstärke erhöhen kann. Einen großen Einfluss haben auf jeden Fall: die Konzentration der Natriumsulfatlösung, die Auflösedauer von Natriumsulfat, der Abstand der Elektroden zueinander, die Eintauchtiefe der Elektroden und die angelegte elektrische Spannung. Das ist hier weiter kurz erläutert.

Die Konzentration der Natriumsulfatlösung


Mehr Elektrolyt im Wasser sollte auch eine höhere Effektivität der Elektrolyse ergeben. Das sollte man bis zur Sättigungsgrenze des Elektrolyten beobachten. Siehe dazu im Artikel Wasserelektrolyse (Elektrolytkonzentration) ↗

Die Auflösedauer von Natriumsulfat


Gibt man das weiße Pulver Natriumsulfat in Wasser, so dauert es eine Zeit lang, bis sich das Natriumsulfat vollständig im Wasser aufgelöst hat. Im konkreten Versuch stieg die Stromstärke nach Zugabe des Natriumsulfats zunächst steil an und erreichte dann nach einigen Minuten einen Sättigungswert. Mehr dazu im Artikel Lösungskinetik (Natriumsulfat) ↗

Die angelegte elektrische Spannung


Erhöht man die elektrische Spannung zwischen den Elektroden, dann sollte sich auch die Stromstärke im Elektrlyten erhöhen. Das war auch der Fall. Siehe dazu den Artikel Wasserelektrolyse (Spannung) ↗

Der Abstand der Elektroden zueinander


Dieser Einfluss ist sehr groß: wenn man die zwei Elektroden näher aneinander bringt, dann steigt die Stromstärke stark überproportional an. Siehe auch Wasserelektrolyse (Elektrodenabstand) ↗

Die Eintauchtiefe der Elektroden


In dem Versuch wurden stabförmige Platinelektroden verwendet. Die Stromstärke nahm proportional - und damit auch linear - mit der Eintauchtiefe der Elektroden zu. Das ist behandelt im Artikel Wasserelektrolyse (Elektrodeneintauchtiefe) ↗

Die Temperatur der Elektrolytlösung


Im Bereich von 20 °C bis rund 90 °C wuchs die Stromstärke bei konstanter Spannung weitgehend linear mit der Temperatur. Siehe dazu Wasserelektrolyse (Temperatur) ↗

Fußnoten