73Redoxreaktionen – Elektrochemie B4 Spannungsreihe und Standard-Elektrodenpotenziale der Halogene B5 Chlor, Brom, Iod Die Halogene Brom und Iod werden technisch aus Meerwasser gewonnen. Dazu wird das Meerwasser mit Chlorgas durchspült. Die Bromide bzw. Iodide des Meerwassers werden zu Brom und Iod oxidiert. Welche Redoxvorgänge laufen dabei ab? Bromwasser setzt aus einer Kaliumiodid-Lösung elementares Iod frei. Das Iod wird beim Ausschütteln mit Heptan an der violetten Farbe erkannt. Chlor setzt aus einer Kaliumbromid-Lösung Brom frei. Brom hat offensichtlich ein größeres Oxidationsvermögen als Iod, jedoch ein geringeres als Chlor. Das Oxidationsvermögen der Halogene nimmt von Chlor über Brom zu Iod hin ab (vgl. die Stellung dieser Elemente im PSE). Die Standard-Elektrodenpotenziale als quantitatives Maß für das Reduktionsbzw. Oxidationsvermögen der Redoxpaare Halogenid-Ion/Halogen-Molekül können mithilfe von Halogen-Halbzellen (V2, V3) bestimmt werden. Ähnlich wie bei der Standard-Wasserstoff-Halbzelle wird auch bei einer Halogen-Halbzelle eine Elektrode aus einem inerten Material (zumeist Graphit) verwendet, an der sich das Gleichgewicht 2 X– X2 + 2 e – einstellen kann. Um eine vereinfachte galvanische Zelle aus einer Wasserstoffund einer Chlor-Halbzelle zur Messung des Redoxpotenzials herzustellen, erzeugt man durch Elektrolyse von Salzsäure an den Elektroden Wasserstoff und Chlor. Nach Abbruch der Elektrolyse be steht eine Spannung von ca. U = 1,3 V zwischen den Elektroden. Es ist eine galvanische Zelle aus den Redoxpaaren H2(g) 2 H+(aq) + 2 e– und Cl2(g) + 2 e– 2 Cl–(aq) entstanden. Die in der galvanischen Zelle ablaufende Zellreaktion ist eine Umkehrung der Elektrolyse-Reaktion. H2(g) + Cl2(g) 2 H+(aq) + 2 Cl–(aq) Obwohl bei V2 und V3 die Standardbedingungen nicht genau eingehalten werden, erhält man Werte, die den Standard-Elektronenpotenzialen (B4) recht nahe kommen. Das Redoxpaar 2 F–/F2 hat das Standard-Elektrodenpotenzial mit dem größten positiven Wert aller Redoxpaare; es gibt also kein Oxida tionsmittel, das Fluorid-Ionen zu elementarem Fluor oxidieren kann. Erweiterung der Spannungsreihe Aufgaben A1 Ordnen Sie die Halogen-Moleküle X2 bzw. Halogenid-Ionen X– nach steigendem Oxidationsbzw. Reduktionsvermögen. A2 Begründen Sie, weshalb man für die Chlor-Halbzelle bei V2 nicht Platin, sondern Graphit als Inertelektrode verwendet. A3 Erklären Sie, welche Versuchs ergebnisse zu erwarten sind, wenn man bei V3 die Salzsäure-Lösung erst durch eine Kalium iodidund diese danach durch eine Kaliumbromid-Lösung ersetzt. galvanische Zelle galvanische Zelle Elektrolyse Elektrolyse galvanische Zelle Elektrolyse Reduktionsmittel 2 I– 2 Br– 2 Cl– 2 F– Oxidationsmittel I2+2 e – Br2+2 e – Cl2+2 e – F2+2 e – E° in V + 0,54 + 1,07 + 1,36 + 2,87 Fachbegriffe Halogene, Zellreaktion, Elektrolyse 3377_01_01_2012_Kap2_058_123 09.03.15 08:00 Seite 73 Nu r z u Pr üf zw ec ke n Ei ge nt um d es C .C . B uc hn er V er la gs