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Elektrolyse I - Grundlagen

Konventionen für Kathode und Anode

Elektroden
In jeder elektrochemischen Zelle ist definitionsgemäß die Elektrode, an der die Oxidation stattfindet, die Anode. Die Elektrode, an der die Reduktion einer Spezies erfolgt, wird als Kathode bezeichnet.

Diese Zuordnung gilt sowohl für die Elektrolyse als auch für Galvani'sche Elemente. Kathode und Anode sind jedoch aufgrund der entgegengesetzten Reaktionsrichtungen von Elektrolyse und Galvani'schem Element in den beiden Typen elektrochemischer Zellen genau umgekehrt.

Anode:

  • Elektrode an der die Oxidation einer Spezies stattfindet
  • Oxidationsmittel, wird selbst reduziert
  • kontaktiert den positiven Pol der Spannungsquelle (positiv geladen relativ zur Kathode)
  • Anionen wandern zur Anode hin und geben Elektronen ab
  • Elektronenakzeptor
  • nimmt Elektronen aus der Elektrolytlösung auf
  • Anodenreaktion (Oxidation): M M z + + z e - M z - M + z e -

An der Anode werden Anionen oxidiert, oder es gehen Kationen von der Anode in Lösung. Die auf die Anode übertragen Elektronen fließen im äußeren Stromkreis zum positiven Pol der Spannungsquelle. Von hier werden sie durch die Spannungsquelle zur Kathode „gepumpt”.

Kathode:

  • Elektrode an der die Reduktion einer Spezies stattfindet
  • Reduktionsmittel, wird selbst oxidiert
  • kontaktiert den Minuspol der externen Spannungsquelle (negativ geladen relativ zur Anode)
  • Kationen wandern zur Kathode und nehmen Elektronen auf
  • Elektronendonor
  • gibt Elektronen an den Elektrolyten ab
  • Kathodenreaktion (Reduktion): M z + + z e - M M + z e - M z -

An der Kathode werden Kationen des Elektrolyten reduziert oder Anionen in den Elektrolyten abgegeben. Im inneren Stromkreis wandern die negative Ladungen durch den Elektrolyten von der Kathode zur Anode.

Galvani'sche Elemente werden definitionsgemäß so geschrieben, dass die Anode, an der die Oxidation statt findet, immer links steht. Kathode und Anode sind bei der Elektrolyse gegenüber dem Galvani'schen Element vertauscht. Bei der Elektrolyse ist die Schreibweise daher genau umgekehrt. Hier steht die Kathode auf der linken Seite.

Abb.1
Die Wanderung der negativen Ladungsträger

  • Links: Galvani'sches Element mit der Anode / Oxidation (1) und der Kathode / Reduktion (2)
  • Rechts: Elektrolyse mit Kathode / Reduktion (2) und Anode / Oxidation (1) sowie der Spannungsquelle (3)

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