Über­span­nun­gen sicht­bar ma­chen

ver­än­dert nach [1] ^{< 1}

INFO

Sind Elek­tro­den­re­ak­tio­nen – be­son­ders bei der Ent­ste­hung von Gasen – mit hohen Ak­ti­vie­rungs­en­er­gi­en ver­bun­den, so ist die tat­säch­li­che Zer­set­zungs­span­nung höher als die be­rech­ne­te. Man spricht vom Auf­tre­ten einer Über­span­nung. Die Größe der Über­span­nung hängt u.a. vom Elek­tro­den­ma­te­ri­al und vom ab­ge­schie­de­nen Gas ab. Dies kann hier in zwei Ver­su­chen ge­zeigt wer­den.

Ma­te­ria­li­en

Ver­suchs­auf­bau

• Prä­pa­ra­ti­on der Pe­tri­scha­le
  • Kni­cken Sie jeden Me­tall­draht so um, dass er über 20 cm dop­pelt liegt.
  • Bie­gen Sie ihn dann so, dass er nach einer ca. 3-4 cm lan­gen Schlin­ge, die spä­ter auf dem Pe­tri­scha­len­bo­den zu lie­gen kommt, den Rand der Pe­tri­scha­le un­ge­fähr nach­formt und dar­über hin­weg ver­läuft. Ach­ten Sie dabei aber dar­auf, dass der Draht nicht zu nahe am Pe­tri­scha­len­rand ver­läuft, da hier sonst spä­ter Lö­sung aus der Scha­le ge­so­gen wird.
  • Win­den Sie das kür­ze­re Ende des Drah­tes um das län­ge­re Ende.

•  Span­nen Sie den Gum­mi­ring um die Pe­tri­scha­le, die La­sche soll dabei nach oben zei­gen.
• Schie­ben Sie die Me­tall­dräh­te zwi­schen Gum­mi­ring und Pe­tri­scha­le durch – voran das lange, teils ver­drill­te Ende. Dabei kön­nen Sie ein fes­tes Draht­stück oder eine Strick­na­del zur Hilfe neh­men, um den Gum­mi­ring am ein­fachs­ten an der Stel­le, an der sich die La­sche be­fin­det, von der Pe­tri­scha­le ab­zu­zie­hen.
  Die Draht­stü­cke sol­len nun durch den Gum­mi­ring fest­ge­hal­ten wer­den und die Schlin­gen plan am Pe­tri­scha­len­bo­den auf­lie­gen.

• Bie­gen Sie alle Dräh­te zu­erst nach oben und dann im rech­ten Win­kel nach links bzw. rechts, so dass sie alle zu­sam­men mit einer Kro­ko­dil­klem­me ver­bun­den wer­den kön­nen.
• Um­wi­ckeln Sie ein ca. 5-6 cm lan­ges Stück einer Gra­phi­t­e­lek­tro­de mit Kup­fer­draht. Schlin­gen Sie mehr­mals zwei Gum­mi­rin­ge im Ab­stand von ca. 1 cm darum.

• Be­fes­ti­gen Sie die Pla­tinelek­tro­de mit Muffe und Klem­me am Sta­tiv und sen­ken Sie diese so weit ab, dass sie den Pe­tri­scha­len­bo­den be­rührt.
• Legen Sie die Gra­phi­t­e­lek­tro­de schräg in die Pe­tri­scha­le. Bie­gen Sie das freie Ende des Kup­fer­drah­tes so, dass die Gra­phi­t­e­lek­tro­de wäh­rend des Ver­suchs sta­bil über dem Pe­tri­scha­len­rand liegt (den glei­chen Zweck er­fül­len die Gum­mi­rin­ge).
• Ver­bin­den Sie den Kup­fer­draht der Gra­phi­t­e­lek­tro­de und alle Me­tall­dräh­te mit­tels Ka­beln zu­erst mit­ein­an­der und dann mit der Span­nungs­quel­le. Ver­bin­den Sie diese mit dem Mi­nus­pol, wenn Was­ser­stoff ab­ge­schie­den wer­den soll, mit dem Plus­pol, wenn Sau­er­stoff ab­ge­schie­den wer­den soll.
• Schlie­ßen Sie den Strom­kreis über die Pla­tinelek­tro­de.
• Schlie­ßen Sie ggf. ein Volt­me­ter an.

Ver­suchs­durch­füh­rung

• Stel­len Sie die Pe­tri­scha­le auf den OHP und fül­len Sie Ka­li­lau­ge in die Pe­tri­scha­le.
• Er­hö­hen Sie die Span­nung lang­sam und be­ob­ach­ten Sie dabei fort­lau­fend die Me­tall­dräh­te und die Gra­phi­t­e­lek­tro­de auf ein­set­zen­de Gas­bil­dung.

Ver­suchs­be­ob­ach­tung

• Die Gas­ab­schei­dung er­folgt bei un­ter­schied­li­chen Span­nun­gen und je nach ab­ge­schie­de­nem Gas in an­de­rer Rei­hen­fol­ge.
• Bei der Ab­schei­dung von Sau­er­stoff ist an der Sil­ber­elek­tro­de die so­for­ti­ge Re­ak­ti­on von Sau­er­stoff mit Sil­ber unter Bil­dung von schwar­zem Sil­ber­oxid zu sehen. Diese Re­ak­ti­on kann durch Um­po­lung (am ein­fachs­ten an der Span­nungs­quel­le) um­ge­kehrt wer­den.

Quel­le:

Über­span­nun­gen sicht­bar ma­chen: Her­un­ter­la­den [doc] [1,3 MB]

Über­span­nun­gen sicht­bar ma­chen: Her­un­ter­la­den [pdf] [379 KB]