Lösungstension
Jedes Metall besitzt das
Bestreben, in wässriger Lösung (homogenes Gemisch), also auch in Wasser
(Reinstoff), Ionen zu bilden. Dieses Verhalten wird als
Lösungstension oder
Lösungsdruck bezeichnet. Es
entspricht im Grunde der in der Natur existierenden Tendenz zum Ausgleich: einer
hohen Konzentration von Metallteilchen im Metall steht eine geringe oder gar
keine Konzentration von Metallteilchen in der Lösung gegenüber.
Für jedes Metall gibt es nun eine charakteristische
Lösungstension: sie hängt ab von
der Energie, die bei der Bildung hydratisierter Metallionen gewonnen wird, also
von der Differenz zwischen Hydratisierungsenergie und der Gitterenergie.
Das Ausmaß der Ionenbildung hängt auch davon ab, wie groß die Konzentration
dieser Ionen bereits ist.
Treten aus der Metalloberfläche Metallionen in die Lösung über, so bleiben
Elektronen am Metal zurück, das sich dadurch negativ auflädt. durch die
Ionenbildung entsteht an der Grenze zwischen Metall und Lösung ein elektrisches
Feld, welches die Bildung weiterer Ionen behindert. Umgekehrt besteht auch die
Tendenz, dass Metallkadionen durch das elektrische Feld wieder zum Metall
zurückgeführt werden und dort Elektronen aufnehmen. Es bildet sich schließlich
ein für jedes Metal charakteristisches dynamisches Gleichgewicht aus, das zur
Bildung einer „Doppelschicht“ aus Ionen und Elektronen führt. Infolge der
Temperaturbewegung ist die Doppelschicht nicht völlig starr, sonder diffus.
Beispiel:
Daniell-Element
An der Kupferelektrode gehen weit
weniger Ionen als an der Zinkelektrode in die Lösung über, so dass auf der
Kupferelektrode weniger Elektronen zurückbleiben, d. h. ein geringerer
„Elektronendruck“ herrscht. Verbindet man die Elektroden durch einen Draht
miteinander, so werden die Elektronen vom Ort höheren Elektronendrucks (Zink) zu
Ort niedrigeren Elektronendrucks (Kupfer) verschoben. Auch wenn zwei
verschiedene Metalle in Elektrolytlösungen getaucht werden kann man zwischen
ihnen eine Spannung messen, da die Metalle gegenüber der Lösung eine
Unterschiedliche Lösungstension zeigen.