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« 15. Stuttgarter Chemietage - zurück zur Übersicht

Vortrag am 18.11.2011 und Workshop am 19.11.2011 im Institut Dr. Flad

Prof. Dr. Alfred Flint
Institut für Chemie, Universität Rostock

Von Kiwi, Kohlrabi & Co zu Nernst
Elektrochemische Spannungsquellen und quantitative Beziehungen

Komplexe, chemische Vorgänge zu veranschaulichen und auch für Schüler leicht verständlich zu machen, das ist die Intention von Prof. Flint. Dabei greift er gerne zu unkonventionellen Methoden, wie der schon seit fast zehn Jahren immer wieder am Institut gastierende Wissenschaftler auch diesmal erneut unter Beweis stellte. Thema dieses fesselnden Vortags war die Elektrochemie, und dabei schreckte der "Tüftler", wie er sich selbst bezeichnete, auch nicht vor der Bestimmung eines Wodka-Doppelkorn-Äquivalenzpunktes zurück ...

Schon beim Betreten des großen Hörsaals im Institut Dr. Flad weckte der viel versprechende Versuchsaufbau von Prof. Dr. Alfred Flint und seinem Assistenten Björn-Marten Zschäckel große Erwartungen. Wie der Referent mit Zutaten wie Kiwi, Gurke, Kartoffel und Doppelkorn zu experimentieren wusste, das verblüffte das Auditorium in höchstem Maße.

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Zunächst befasste sich Prof. Flint mit der Frage, was eigentlich in einem Elektrolyten passiert, wenn dieser Strom leitet. Sein Ziel war es, mit dem weit verbreiteten Irrtum, dass Elektronen von einem Pol zum andern wandern, endlich aufzuräumen. Er wählte zur Veranschaulichung eine Alltagssituation: ein fehlender Adapter zwischen CD-Player und Box droht eine geplante Party platzen zu lassen. Was liegt also näher, als den fehlenden Adapter durch eine Kartoffel zu ersetzen? Das Experiment belegte, dass die Strom leitende Kartoffel tatsächlich funktioniert und Prof. Flint erklärte den faszinierten Zuhörern auch wie: die Ionen im Elektrolyten wandern eben nicht von Pol zu Pol, sondern schieben sich gegenseitig durch den Elektrolyten. Ausgehend von dieser Theorie als Grundlage der Leitung von Strom ging Prof. Flint nun auf den prinzipiellen Aufbau und die Funktion von galvanischen Elementen ein und konnte dabei das Prinzip der Ionenverschiebung nochmals unterstreichen. Dass ein elektrochemisches Element nur dann funktioniert, wenn die beiden Halbzellen miteinander in Kontakt stehen, war bekannt. Dass aber die Beschaffenheit der Lösung, über die dieser Kontakt hergestellt wird, vollkommen egal ist, das war vielen Zuhörern neu. Jede Lösung, die leitend ist, kann also als Elektrolytbrücke eingesetzt werden, da für die Leitung des Stroms die Art der verschobenen Ionen absolut unerheblich ist. Mit einfachsten Mitteln konnte Flint auch dies wieder im Versuch belegen und zeigte, dass es möglich ist, einen kleinen Motor anzutreiben, wenn eine Natriumsulfatlösung mit Zink-Elektrode und eine Kupfersulfatlösung mit einer Kupferelektrode über eine Brücke aus Natriumchloridlösung verbunden werden.

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Dass galvanische Elemente auch aus den verschiedensten Alltagsmaterialien aufgebaut werden können, setzte Prof. Flint spätestens seit "MacGyver" als bekannt voraus. Dass Flint nun aber als Halbzellen Obst und Gemüse einsetzte, begeisterte und verblüffte die Zuhörer gleichermaßen. Dem Rostocker und seinem Assistenten gelang es, mit einer Kiwi- und eine Auberginenhälfte einen kleinen Messmotor zu betreiben! Dazu wurde je eine Graphitmine mit dem Motor verbunden und in Kiwi bzw. Aubergine gesteckt. Werden nun die beiden Schnittflächen aufeinander gelegt, so beginnt sich der Motor zu drehen. Je nach Obst- oder Gemüsesorte und Kombination drehte sich der Motor langsam oder schnell, nach rechts oder nach links. Auf diese Weise ist es möglich, eine "Spannungsreihe der Früchte" zu ermitteln, bei der zum Beispiel die Kiwi als Bezugshalbzelle denkbar wäre.

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Auf ähnlich einfache und anschauliche Weise zeigte Prof. Flint mit Zschäckel's Unterstützung auch die Konzentrationsabhängigkeit von elektrochemischen Potentialen. Mit einem Experiment, bei dem eine Doppelkorn-Halbzelle und eine Wodka-Halbzelle über ein Filterpapier miteinander verbunden waren, zeigten die beiden Wissenschaftler, wie sich Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung des angeschlossenen Motors verändern lassen, wenn die Alkoholkonzentration einer Halbzelle erhöht wird.

Mit diesem Beleg der Konzentrationsabhängigkeit näherte sich Flint der Nernst´schen Gleichung, deren vollständige Erklärung mittels einfachster Versuche sich Flint als nächstes Ziel gesteckt hat und auf deren Präsentation sich sicherlich viele der beeindruckten Zuhörer schon sehr freuen!

Anne-Marie Honold

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