%Optionaleparameter.tex %\documentclass[a4paper,12pt, twocolumn]{article} \documentclass[a4paper,12pt, twocolumn, landscape]{article} \usepackage{fullpage} \begin{document} Als galvanisches Element oder auch galvanische Zelle bezeichnet man, nach dem italienischen Naturwissenschaftler Luigi Galvani (1737-1798), einen Energieumwandler bzw. Speicher, der auf elektrochemischem Wege (Redox-Reaktion) chemische Energie in elektrische Energie wandelt. Ein galvanisches Element setzt sich aus zwei Elektroden und einem Elektrolyten zusammen. Die Elektroden bestehen aus unterschiedlichen Metallverbindungen. Sie sind \"uber den Ionen leitenden klassischerweise fl\"ussigen Elektrolyten verbunden. Die H\"ohe der erzeugten elektrischen Spannung (gemessen in Volt (V)), ist hierbei abh\"angig von den verwendeten Materialien sowie der Art und Menge des Elektrolyten. Eine Redox-Reaktion (Reduktions-Oxidations-Reaktion) ist allgemein eine chemische Reaktion zwischen mindestens zwei Stoffen, bei der ein Reaktionspartner A (das Reduktionsmittel) Elektronen auf mindestens einen anderen Stoff B (das Oxidationsmittel) \"ubertr\"agt. Die Elektronenabgabe wird als Oxidation und die Elektronenaufnahme als Reduktion bezeichnet. Metalle bzw. Metallverbindungen neigen dazu sich in Elektrolyten aufzul\"osen, hierbei werden positive Ionen an das Elektrolyt abgegeben, w\"ahrend die zu diesen Ionen geh\"orenden Valenzelektronen (Elektronen der Orbitale in der \"Ausseren- bzw. Valenzschale eines Atoms) an der Oberfl\"ache der Elektrode zur\"uck bleiben. Es entsteht ein Elektronen\"uberschuss in dem Metall. Somit wird diese Elektrode im Vergleich zu dem Elektrolyt negativ. Zwischen den positiv geladenen Ionen und dem negativ geladenen Metall baut sich ein elektisches Feld auf, welches der weiteren Aufl\"osung entgegen wirkt. Man spricht in diesem Zusammenhang von einem elektrischen Potential, welches sich zwischen den abgewanderten Ionen und den verbleibenden Elektronen aufbaut. Das elektrische Potential ist f\"ur unterschiedliche Elektroden-Werkstoff und Elektrolyt Paarungen verschieden. Das Elektroden-Potenzial bezogen auf eine Standard-Wasserstoff-Elektrode wird in der sogenannten elektrochemischen Spannungsreihe festgehalten. In dieser sind vorwiegend Metalle entsprechend ihrer galvanischen Spannung und Polarit\"at aufgereiht. Metalle mit einem negativen Potential werden als unedel und solche mit einem positiven Potential als edel bezeichnet. Die Bezeichnungen Anode und Kathode werden \"ublicherweise \"uber die Begriffe Oxidation und Reduktion definiert. Die oxidierende (Elektronen abgebende) Elektrode wird als Anode und die reduzierende (Elektronen aufnehmende) Elektrode wird als Kathode bezeichnet. Das edlere Metall bildet somit die Kathode und das unedlere die Anode. Das Gesamtpotential einer galvanischen Zelle ergibt sich als Differenz der elektrischen Potentiale der beiden Elektroden. Zu dem oben beschriebenen rein funktionalen Aufbau eines elektrochemischen Elementes kommen in der Praxis weitere Bestandteile, wie z.\,B. f\"ur den mechanischen Aufbau ein Geh\"ause und zur Trennung der Elektroden ein Seperator. Letzteres kann z. B. eine ionendurchl\"assige Membran sein, die aber f\"ur Elektronen undurchl\"assig ist, so dass die Elektroden gegeneinander isoliert werden und ein Kurzschluss durch interne Elektrodenkontakte vermieden wird. Die rein funktionalen Bestandteile, der eigentliche elektrochemische Energieumwandler, werden auch als Aktivmassen bezeichnet. \end{document}