CHE: Elektrochemie

0:41 Zink fungiert dann als sogenannte Opfermanode. Das heißt tatsächlich so. Ich finde es kann man gut als Beleidigung einführen. Opfermanode.

1:10 Guess who's back? Back again. Jimmy's back. Telefriend. Telefriend, telephone, telefriend. Ihr seid bei Situs zurück.

1:22LEO Dem einzig Warnfucking Podcast. Yeah. So, hallo und herzlich willkommen zurück bei Situs Inversus. Wir sind mitten in der Chemiestaffel. Hier mit mir im Studio sind der Fabian als unser Situs-Experte. Zu meiner Rechten, seht ihr nicht, sag ich euch. Und zu meiner Linken, Sophie als unsere Chemie-Expertin.

1:42LEO Griessa ich.

1:43 Salut.

1:43LEO Hallo? Das war gerade sehr viele verschiedene Sprachen, auf einmal von denen keine richtig Deutsch war. Finde ich stark. Wir sind international. Meine Freunde der Sonne, wir sind zurück in der Chemiestaffel. Wir sind zwei von fünf. Neues Thema.

1:59 Und wir wollen direkt mal lebensnah rein starten. Ich meine, wer kennt die Situation nicht, dass mal das Handy leer geht? Natürlich, wenn keine Powerbank oder Steckdose in der Greifweite hat. Aber wie durch ein Wunder liegen vor euch eine Zitrone, ein Zinknagel, eine Kupfermünze und etwas Draht. Der Tag ist gerettet.

2:17 Ja, ja klar. Das habt ihr vielleicht als Kinder auch schon mal gemacht, die obligatorische Zitronenbatterie gebaut. Wer denn hat das nicht gemacht?

2:27LEO Geht das nicht auch mit Kartoffeln?

2:28 Ja, das ist.

2:28 Das geht mit allem möglichen, ja, okay. Kartoffelkarotte.

2:31 Weil Kartoffel kenne ich, Zitrone nicht, aber Zitrone ist cool, Entschuldigung. Ja, genau. Aber das Schöne dabei ist ja einfach diese kindliche Freude, wenn man da irgendwas irgendwo in eine Frucht oder eine Gemüse reinsteckt und dann ein Lämpchen leuchtet. Und dazu muss man eben diese Metallstücke, zum Beispiel in die Zitrone stecken, das Ganze mit einem Draht, der leitet, verbindet und dann in fortschreitendem Zeitverlauf wird dann bei euch die Frage ja aufkommen, wenn man dann auch älter wird, naja, okay, Lämpchen leuchtet, aber warum?

3:08 Hier schon mal Stichwort, kleiner Teaser, Redoxmagie.

3:11LEO Ja, also ich bin schon ein bisschen in die Haarspitzen geladen. Das klingt ja wirklich super heiß, weil heute geht es um Strom. Was für mich auch immer so tatsächlich ein bisschen Magie war, weil du hast einfach so zwei Löcher in der Wand, da steckst du was rein und plötzlich funktioniert das. So, woher kommt es?

3:24LEO Was kann das? Was macht es? Aber um das zu erklären, brauchen wir erst ein paar Grundlagen, in die steigen wir ein und beginnen möchten wir hier mit den Oxidationszahlen.

3:34 Viel Spaß! Ganz genau, wichtige Grundlage. Und zwar ist hier die Grundfrage, wie viele Elementarladungen ein Atom sozusagen formal oder theoretisch hat, wenn es in einer Verbindung ist. Ihr könnt euch das quasi so vorstellen, dass es hier kein richtiger Übergang von Elektronen im Sinne von einer chemischen Reaktion ist, sondern es geht mehr um so eine hypothetische Ionenladung innerhalb des Moleküls.

4:04 Und zwar, wenn die Bindungselektronen dem elektronegativeren Atom innerhalb dieser Verbindung zugeschrieben werden. Und da nochmal als kleine Grundlage wollen wir auch verweisen auf unsere erste Chemiefolge, wo es um Bindungstypen geht. Und das ist letzten Endes der wichtigste Grundfaktor, um zu verstehen, was jetzt gleich kommt, nämlich die Oxidationszahlen.

4:30 Und um das Ganze mal so ein bisschen plastischer zu machen, was Oxidationszahlen sind, weil es einfach ein hypothetisches Konzept ist sozusagen, stellt euch einfach mal so zwei Teams beim Tauziehen vor. Da ist es ja auch so, okay, eine Partei merkt man relativ schnell, ist irgendwie am Drücker, ist besser als die andere und verschiebt das Gleichgewicht sozusagen im Schnitt auf eine Seite.

4:53 Klar, es geht mal hin, mal her, aber so im Großen und Ganzen liegt sozusagen die Mitte des Seils immer mehr auf einer Seite, weil die einfach stärker zieht. So, aber das Ganze ist ja eben nicht statisch. Es ist so, wie gesagt, ein Hin und Her. Und jetzt Oxidationszahlen wären quasi, wie als würde jetzt jemand rufen, Freeze und alle verharren in der aktuellen Position.

5:17 Und jetzt ist es ja relativ wahrscheinlich, dass der Überhang des Seiles auf der Seite ist, bei dem Team, was stärker zieht. Und so ist es mit den Elektronen genauso. Und in dieser Momentaufnahme gucken wir jetzt quasi unsere Verbindung an und sagen, okay, jetzt hier Cut, jetzt geben wir mal rein rechnerisch die Elektronen genau dem Atom, was stärker gezogen hat.

5:45 Und das Atom, was weniger stark gezogen hat, verliert die Elektronen sozusagen. Und das drücken wir in Zahlen aus, schreiben das über unser Element drüber und das nennt man dann Oxidationszahl. Beispiel Wasser H2O hatten wir ja letzte Woche schon angesprochen. Sauerstoff tendiert dazu, Elektronen eher aufzunehmen.

6:09 Delta Minus ist eher elektronegativ. Dekar-Bizeps. So, unser Dwayne The Rock Johnson im Game. Auf der anderen Seite haben wir das, haben wir das, ähm, Wasserstoff, das H, ja eher so ein bisschen, ne, ein bisschen weniger körperlich präsent, sagen wir mal. Ja, und wollte ich jetzt nicht direkt wieder die Anspielung machen, aber genau.

6:34 Die Schenkel vom H sind ungefähr so dick wie deine Ohren. Da haben wir es wieder. Also H gibt gerne Elektronen ab. So, und das machen, deswegen reagiert ja der Sauerstoff mit dem Wasserstoff, weil beide innerhalb der Verbindung ihrer Edelgaskonfiguration näher kommen. Und damit auch einer vollen Valenzelektronenschale, bei der sie sich ja wohlfühlen.

7:00 Ja, ja.

7:01 So, und daher, daraus folgt jetzt welche Oxidationszahlen, Sophie.

7:08 Genau, also das hast du ja wunderbar plastisch beschrieben, so können wir uns das alle vorstellen. Wenn man jetzt einen Blick ins Periodensystem wirft, dass man natürlich auswendig kann. Ja, oder oder?

7:18 Ja, natürlich, klar, hä? Fuck, wir haben Diana vergessen. Sie sitzt hier nicht hinter uns und hält dieses Küchentuch mit dem Periodensystem. Jetzt haben wir ein Problem.

7:27 Naja, gut, oder man hat es halt dabei. Naja, auf jeden Fall sieht man im Periodensystem, dass O, also Sauerstoff, in der Gruppe 6 steht und zwei Elektronen aufnehmen müsste, um das Elektronen-Oktett zu erhalten. Dementsprechend hat das die Oxidationszahl 2 minus. H im Gegensatz dazu hat nur ein Elektron generell und eins aufzunehmen, um in die Helium-Konfiguration zu kommen, wäre deutlich energieaufwendiger, als einfach das Elektron, was es schon hat, abzugeben.

7:57 Dementsprechend hat es die Oxidationszahl plus eins. Wenn man sich das jetzt anschaut, wieder bildlich, dann zieht O einfach mit beiden Händen zwei Tauzi-Seile zu sich heran und H kann ich mithalten, beziehungsweise fühlt sich halt einfach ohne seinen Elektronen sowieso wohler und lässt es dann zu, dass die Elektronendichte von ihm weggezogen wird.

8:17 Die Oxidationszahlen werden dann, wie Fabian schon gesagt hat, über die Atome geschrieben, und zwar meistens in römischen Ziffern. Und jedes nicht geladene Molekül muss die Netto-Oxidationszahl 0 haben. Also bei Wasser gleichen ja die zwei H, das eine O aus. Wir hatten O, Oxidationsteil minus zwei, das H jeweils plus 1 und dann plus 2 minus 2 ergibt.

8:42 Offensichtlich 0.

8:43LEO Okay, das heißt, so kann ich es erkennen. So auf den ersten Blick. Wenn also eine Molekül römische Zahlen stehen, dann sind es Oxidationszahlen und wenn arabische Zahlen stehen, dann sind es richtige ehrliche Ladungen. So Erwachsene Ladungen.

8:55 Ja, das kann man so sagen.

8:57 Nice. Ganz genau. Und jetzt habt ihr ja so den Verständnishintergrund von dem Ganzen. Aber das Schöne an der Chemie ist ja auch immer, dass es schon einfach Regeln gibt, die man relativ schnell anwenden kann und mit denen man sich schnell orientieren kann, wenn man mal keine Zeit hat, sich das sozusagen chemisch, physikalisch herzuleiten.

9:16 Und dazu kommen wir jetzt. Weil einige Atome haben nämlich relativ konstante Oxidationszahlen, die sie eigentlich immer haben. Und zwar vor allem sind es die Elemente, die an den Seiten des Periodensystems stehen. Wenn ihr euch da an die erste Folge erinnert, dann stehen ja die Alkalimetalle links im Periodensystem in der ersten Hauptgruppe.

9:36 Daneben, rechts daneben die Erdalkalimetalle. Und Alkalimetalle ganz links haben zum Beispiel immer plus eins. Erdalkalimetalle bekommen römisch plus zwei. Und wenn wir ganz an den rechten Rand des Periodensystems schauen, dann sind da ja die Halogene zu finden. Und die sind ja auch eher elektronegativ, ziehen gerne Elektronen zu sich und die bekommen dann klassischerweise eine Minus 1, weil sie eben im Tauziehen gewinnen und deswegen eine negative römische Oxidationszahl bekommen.

10:13 Atome zum Beispiel in monoatomaren Verbindungen, also wie zum Beispiel Edelgase, wo es einfach nur ein Atom gibt in dem Ganzen, die haben natürlich die Oxidationszahl 0, weil da gibt es keinen anderen Bindungspartner. Dann gibt es noch die sogenannten homonuklearen Moleküle. Also das wären dann einfach sowas wie zum Beispiel Wasserstoff.

10:36 Einfach zwei Bindungspartner vom selben Element, zweimal Wasserstoff. Und da ist es natürlich auch so, dass wir die Oxidationszahl 0 haben und Edelgas.

10:47LEO Zwei Lauchs, ne? Die ziehen beide genau gleich schwach.

10:50 Zwei Lauchs kannst du ja auch nichts machen, da zieht gar niemand.

10:55 Vielleicht erinnert ihr euch ja noch an der Schule an den Hunkelbrief oder Hofbrinkel. Das war so ein Merkspruch, welche Merkspruch, welche Elemente immer zu zweit vorkommen. Stickstoff, Sauerstoff, Flur, Sprom, Jod und Chlor. Wie heißt der Bruder nochmal?

11:15 Der Stoffflurbrinkel.

11:17 Hofbrinkel. O, F, B, R, I, N, C, N, C, L.

11:22LEO Hofbrinkel klingt ein bisschen so wie der Dorfdepp, so früher, weißt du? Auch der Hofbrinkel schon wieder. Der Hofbrinkel.

11:29 Der kann gar nichts, der Kerle.

11:31LEO Okay. Dann heißt die Folge jetzt zum Hofbrinkel, finde ich super.

11:34 Ja, perfekt gewordet.

11:35LEO Wir sind kontextlos.

11:37 Wo bist du zur Schule gegangen?

11:39 Ja, in Bayern, da lernt man sowas.

11:41 Aber klingt so bayerisch. Wow, klingt das bayerisch. Sehr gute Werbung. Bitte alle später eure Kinder nach Bayern in die Schule schicken. So. Da lernt man gut Chemie. Was über den Hofbrinkel. So, dann gibt es aber noch ein paar mehr Regeln, gell? Und da eine eigentlich meine Lieblingsregel, was das angeht, weil es sehr intuitiv ist, dass Metalle immer positive Oxidationszahlen haben.

12:04LEO Always look on the bright side of life, weißt du, weil die sind positiv, weil sie blinken, weil sie bright sind.

12:09 Monty Python gemeint damals. So, nämlich. Monty Python hat nämlich auch eine sehr geringe Elektronegativität, dem ist es komplett egal, ob er Elektronen hat oder nicht. Der schickt die einfach sonst wohin, zieht die schlecht an sich ran und deswegen sind Metalle immer mit positiven Oxidationszahlen am Start.

12:29 Und ein Beispiel, wo auch unterschiedliche Oxidationszahlen vorkommen, wäre zum Beispiel das Eisen, was im Körper auch als Eisen 2 plus und Eisen 3 plus vorkommt, wobei das Hämoglobin mit dem Eisen 2 plus eben das Einzige ist, was Sauerstoff adäquat transportieren kann. So, bei Atomen, beziehungsweise Elementen wie dem Kohlenstoff oder auch dem Stickstoff, das kommt ja sehr in sehr unterschiedlichen Verbindungen vor und dementsprechend sind da sehr viele unterschiedliche Oxidationszahlen auch möglich, je nach Bindungspartner.

13:05 Und da ist es genauso, wenn das andere Element, mit dem es das C oder das N gebunden ist, elektronegativer ist, dann hat das C, der Kohlenstoff, eben eine positive Oxidationszahl, wenn das andere Element dementsprechend weniger elektronegativ ist, nicht so stark die Elektronen an sich zieht, dann wäre die Oxidationszahl von dem Kohlenstoff in dem Fall eben negativ, weil ja die Elektronen sind ja negativ geladen, kommen dann werden dem Kohlenstoff zugerechnet und deswegen würde da dann eine negative Oxidationszahl stehen.

13:41LEO Ganz kurz jetzt nochmal so an die Chemiefreifrau hier. Schuh, es gibt kein Gegenteil von elektronegativ, ne?

13:49 Noch elektropositiv, darf man das sagen? Ja, man darf das sagen.

13:51 Habe ich nämlich gerade auch überlegt, aber ich glaube, didaktisch ist es sinnvoller, wenn man so sagt, elektronegativ und weniger elektronegativ. Okay, verstehe ich verstehe. Genau, weil dann checkt man so das Tauziehen. Stark, schwach. Leo und Dwayne The Rock. Ihr wisst schon. Kommst du nicht raus aus der Mund?

14:10 Ja, wir sind ja dann auch immer große Fans davon, etwas nicht nur auswendig zu lernen, so ja, hier, es gibt verschiedene Oxidationszahlen und das hat das und das hat das, sondern wir möchten uns das ja auch erschließen können und verstehen können. Und man kann mit ein paar bekannten Elementen, wo man die Oxidationszahl eigentlich immer weiß, sich ganz, ganz viele andere Oxidationszahlen erschließen.

14:30 Gerade bei eben diesen Elementen, die Fabian angesprochen hat, die so viele verschiedene Oxidationszahlen haben können. Und ein Beispiel habe ich da jetzt mitgebracht, eine kleine MC-Frage. Die mögt ihr MedizinerInnen doch so gerne. Ding, ding, ding, ding!

14:42 Da wachen wir eigentlich erst auf. Sag mal ehrlich. Vorher hörst du gar nicht zu.

14:47LEO Klar, natürlich, für MC-Fragen stehe ich auf morgens.

14:50 Ich habe ein Molekül theoretisch, also quasi bildlich, mitgebracht. Das nennt sich Kaliumpermanganat. Das ist sehr schön und sehr, sehr, sehr lila.

14:58LEO Das klingt sehr schlau.

14:59 Ja, ja. Es hat die Summenformel KMNO4.

15:03LEO Also, ein K, also ein Kalium, ein Mangan und vier Sauerstoff. Exakt. Okay, top. Bin noch da. Tim würde jetzt sagen, K-Man. Kill me now. Nein, ich bin noch drin. O ist auch noch drin. Okay, ich bin noch drin, ja.

16:31 Und jetzt ist die Preisfrage, welche Oxidationszahl hat das Mangan?

16:34LEO Uff, okay, okay, stopp, stopp, wir müssen kurz denken. Und du musst das, was du deinen Chemiekolleginnen und Kolleginnen geben würdest, uns doppelt so viel geben vielleicht?

16:44 Ich gebe euch erstmal Antwortmöglichkeiten.

16:46LEO Ah, ja, stimmt, das ist ja ein Entselfrage.

16:50 Puls geht runter.

16:51LEO Ja, so, erzähl.

16:52 Also wir haben als Möglichkeiten minus sieben, plus drei, plus sieben und minus drei.

17:00 Überleg mal kurz. Okay.

17:07 Juhe! Ja, also die Antwort ist plus sieben. Wer es schon rausgefunden hat, herzlichen Glückwunsch. Ansonsten, ich erkläre es gerne nochmal. Wir hatten ja ganz am Anfang schon, Sauerstoff hat eigentlich immer minus 2. Davon haben wir ja vier Stück. Wir haben ja KMNO4. Das heißt, wir haben den Sauerstoff, der insgesamt quasi Oxidationsteil von minus 8 hat.

17:30 Dann Kalium, steht ja in der ersten Hauptgruppe, ist ein Alkalimetall, hat deshalb plus 1. Und dann machen wir Erstklassmathematik und rechnen minus 8 plus 1, wo wir auf minus 7 kommen.

17:42LEO Okay. Ist aber viel Mensch.

17:45 Ja, Moment, jetzt aber nicht verwirrt werden. Minus 7, ich habe doch gerade gesagt, vorhin plus 7 ist die Antwort. Ja, ja. Das Ding ist, wir müssen die minus 7, die von den anderen ja kommen, ausgleichen. Wir wollen ja im allgemeinen Molekül 0 haben.

17:58 So nämlich ist ja kein Ion. Immer eine Nullnummer. Alles klar.

18:02 Das heißt, das Mangan braucht die Oxidationsteil von plus 7. Und ist ein Molekül geladen, spielt sich das natürlich auch in den Oxidationszahlen wieder. Da haben wir nämlich genau das, es gleicht sich eben nicht auf Null aus. Ein Beispiel dafür sind die ganzen Ionen. Und da ist zum Beispiel das Nitrit-Ion, das ist NO2 minus.

18:22 O hat wieder minus 2. Zu zwei Os haben minus 4. Und Stickstoff muss plus 3 haben, damit am Ende dann die minus 1 rauskommt. Hat eben nicht plus 4, sondern nur plus 3. Das heißt, wir haben NO2 minus.

18:35LEO Okay.

18:36 Und falls wir jetzt jemanden verloren haben, nochmal ein kurzer Quick Recap, um das alles zusammenzufassen. Die Oxidationszahlen zeigen, wie viele Elektronenatome in einer Bindung gerne formal aufnehmen oder abgeben würden, wenn sie könnten, um eine volle Valenzelektronenschale zu erreichen. Also eine formale Ionenladung.

18:56 Sie geben nicht wirklich Elektronen ab, sie werden nur hingezogen.

18:59LEO Bedeutet, wenn ich ein fertiges Molekül habe, dann ist es egal, ob das römische oder arabische Zahlen sind. Alle zusammengezählt müssen Null ergeben.

19:11 Jetzt wird's spannend.

19:12LEO Nice! Ja, ich hab's gehört, jetzt wird es spannend. Wir wollen nämlich jetzt damit arbeiten. So, weil wir haben jetzt ja da eins der Moleküle, weil es ja langweilig ist, wir wollen ja irgendwas aufeinander werfen und gucken, dass was Neues bei rauskommt. Und der ganze Spaß hat einen ziemlich coolen Namen, der heißt Redox-Reaktion.

19:28LEO Und ich finde irgendwie, Radox klingt irgendwie halt, klingt irgendwie nach so einem Macher einfach. Weißt du so? Redox könnte in so einem Actionfilm einfach so der sein, der am Ende rausreißt. So, der so ein bisschen zu draufgängig ist, aber am Ende des Tages doch ein weiches Herz hat. Das ist Redox.

19:43 So ein bisschen Dwayne The Rock Johnson schon wieder.

19:46LEO Der Mann sollte uns sponsern. Wir machen hier so gutes Zeug mit dem. Na egal. So, der Name setzt sich aus zwei Teilen zusammen, die stattfinden. Soweit so einfach. Zwei Teilreaktionen. Die Reduktion und die Oxidation. Zusammen gemixt, Redox. Fast alle chemischen Reaktionen sind irgendwie Redox-Reaktionen.

20:04LEO Und die Voraussetzung oder die Regel dabei ist, die Oxidationszahlen der beteiligten Atome müssen sich ändern. Also das heißt, wir malen unsere römischen Dinger da irgendwie an unsere Edukte und bei den Produkten muss sich irgendwas verändert haben. Also ein Redox, ein Reaktionspartner gibt Elektronen ab und die werden dann von einem anderen Reaktionspartner aufgenommen.

20:30LEO Und das ist am Ende des Tages eine Redoxreaktion.

20:32 Exakt.

20:33LEO Leider Gottes ist irgendwie dann so einfach wie es klingt, müssen wir darauf noch ein bisschen tiefer reingehen, dass man es auch wirklich komplett gerafft hat.

20:40 Viel Spaß. Genau, da gibt es so ein ganz klassisches Beispiel eigentlich. Und das ist, wenn ein Metall in der Säure aufgelöst wird. Schön kippen wir das mal zusammen, gucken, was passiert. Zum Beispiel Zink in Salzsäure. Wir hätten also eine Gleichung von Zink plus 2 mal HCl, die Salzsäure, wird zu Zinkchlorid plus Wasserstoff, H2.

21:07 Jetzt schreiben wir da mal ganz kurz die Oxidationszahlen drüber. Wir können gerne einmal im Kopf mitmachen. Wir haben ja links einmal elementares Zink. Hatten wir ja gesagt, bekommt 0. Genau. Dann haben wir als nächstes in der Gleichung das HCl. Da bekommt das H eine plus 1 und das Chlorid eine Minus 1.

21:30 Weiter auf der rechten Seite das Zinkchlorid. Da bekommt dann das Zink als Metall eine plus 2 und das Chlorid, was ja Cl2 ist, eine Minus 1, weil es insgesamt sich dann wieder mit dem Zink ausgleicht. So, jetzt können wir anhand unserer Oxidationszahlen hier feststellen, was die Oxidationsreaktion ist und was die Reduktion ist.

21:56 Bei der Oxidation werden die Oxidationszahlen positiver. Wir haben eine Elektronenabgabe, das ist immer Ox, da wird irgendwas abgegeben. Und dann bei der Reduktion, da bekommen wir Elektronen aufgebrummt und da werden die Oxidationszahlen negativer. Reduktion ist immer eine Aufnahme von Elektronen. So, und wenn man das jetzt auf die einzelnen Elemente überträgt, dann wird Zink von Oxidationszahl 0 nach plus 2.

22:29 Das wäre also die Oxidation. Das Proton, der Wasserstoff, geht von plus 1 nach 0. Das wäre also eine Reduktion. Und das Chlorid bleibt gleich. Macht gar nichts. Okay, das wären also unsere Teilgleichungen. Die Oxidation wäre das Zink, wird zu Zink 2 plus plus 2 Elektronen, weil die abgegeben werden. Die Reduktion wären zwei Protonen, zweimal Wasserstoff plus 2E minus werden zu Wasserstoff H2.

23:02 Und dabei halt auch immer gut drauf achten, wir haben hier immer einen Ladungsausgleich. Bei der Oxidation auf der rechten Seite Zink 2 plus werden von den 2 E minus ausgeglichen und wiederum die 2H plus wieder von 2E minus ausgeglichen. Plus und Minus ergibt 0.

23:17 So ist es. Und so könnt ihr das dann ausgleichen und eben eine Gesamtgleichung aufstellen. Und dann habt ihr die Oxidationszahlen hier angewandt.

23:28LEO So, jetzt will ich euch mal kurz aus der Kalten erwischen. Und zwar konnte mir früher nie merken, ob Oxidation auf- oder Abgabe ist, eine Redaktion auf- oder Abgabe. Lass uns mal schnell Merksprüche überlegen, wie man sich merken kann, dass Oxidation heißt, Elektronen werden abgegeben und Reduktion heißt Elektronen werden aufgenommen.

23:47 Ich habe sogar schon einen. Der steht sogar im Skript drin. Fabian hat ihn nur übergebracht. Überlesen.

23:52 Crazy, ja. Super, danke, Fabian. Super. Was war? Hatte ich jetzt gerade irgendwie einen kleinen, weiß ich nicht, Komplettausfall?

23:58 Naja, vielleicht ist es nicht so ganz eindeutig.

24:00LEO Okay, jetzt denkt dann erleuchtet uns.

24:02 Also Oxidation fängt mit OX an und das ist die Abgabe. Also quasi Oxidation, OX, Abgabe, zwei Buchstaben jeweils. Bei Reduktion ist es RED und die Aufnahme hat auch drei Buchstaben. Okay. Ja, ja. Also auf.

24:18LEO Also immer den Anfang vom Wort quasi. Ich hätte auch noch einen Vorschlag, was wir machen könnten. Und zwar, wenn man durch die Stadt läuft und der Sommer geht zu Ende, dann werden die Klamöten reduziert und das heißt, der Preis wird weniger. Minus. Da steht minus 20 Prozent. Und das heißt, das gibt Minus dazu.

24:37LEO Verstehst du?

24:37 Ja, klar.

24:38LEO Elektronen kommen dazu. Wird reduziert. Wird reduziert. Gibt so utz-utz, minus 20, minus 50. Geil. Günstig, günstig. Rein, da, rein da. Kapitalismus. Und irgendwie Oxidation habe ich mir warum auch immer. Bisschen die Ecke gedacht? Give me out. Das O ist das gleiche wie Sauerstoff. O-Oxidation. Sauerstoff ist ein sehr leichtes Gas.

25:02LEO Deswegen wird es leichter, es wird weniger. Stehst du, es gibt ab. Also ich habe mir quasi einen Luftballon vorgestellt, der so wegfliegt, weil er mit Sauerstoff gefüllt ist.

25:12 Das hast du physikalisch noch nicht ganz verstanden, weil wenn er mit Sauerstoff gefüllt ist, dann fliegt er nicht hoch. Aber.

25:21LEO Ja, so muss ich sagen, so kann ich mich eigentlich zufrieden gesehen. Wir haben jetzt zwei Ansätze. Ihr könnt euch den schöner aussuchen, damit ihr euch das merken könnt. The next capital he says Sonderfell and Good to Know. Ich bin mal gespannt, what these two of us here forbere have.

25:36 I love fun facts.

25:38LEO I like. Wonderful. I like.

25:40 Vielleicht gar nicht so viele Fun Facts, aber it's schon wichtig. Das ist das Grundprinzip. Okay, super.

25:48 Should the wind aus den Segeln nehmen, super, macht es mal weiter.

25:54 Naja, also ich meine, wir haben zwar schon schöne Regeln, denen wir auch meistens folgen können, aber Sonderfälle sind auch da. Gerade Redungsreaktionen können immer komplexer und komplizierter werden. Haben wir vielleicht am Anfang noch die leichten, so Ausgleich simpel, aber irgendwann kommen halt einfach immer mehr Atome, immer mehr Moleküle dazu.

26:15 Zum Beispiel können wir teilweise einen Ladungsausgleich vornehmen, der ist abhängig vom Milieu, also ob das Ganze jetzt im sauren oder im Basischen stattfindet. Das ist meistens in der Aufgabenstellung gegeben. Wenn es heißt, etwas sei im sauren Milieu, dann möchte man negative Ladungen, die eventuell am Ende überstehen, selbst wenn man hier mit Elektronen ausgeglichen hat, muss man diese negativen Ladungen dann mit H plus ausgleichen.

26:41 Im basischen Milieu gleicht man das Ganze mit OH-Ionen aus. Also es kennen ja alle hier Säuren immer H plus, weil und Basen OH-, das ist ja bekannt.

26:52LEO Aber es heißt quasi, dann schreibe ich die auf die Seite, wo ich es brauche. Also ich habe hier mal eine Edukt-Seite links, eine Produkt-Seite rechts und ich schreibe die da auf die Seite, wo ich sie brauche, oder wie?

27:02 Genau, also das würde jetzt ein bisschen zu tief ins Detail gehen, da jetzt 100 Beispiele zu bringen. Aber genau, also es wird so ausgeglichen, dass das ausgeglichen ist. Und wenn wir jetzt fröhlich da OH-Ionen oder H plus-Ionen reinschmeißen, dann haben wir ja auch noch Stoff, also zu viel Stoff eventuell auf einer Seite.

27:21 Wir müssen einen Stoffausgleich vornehmen. Und das machen wir dann mit H2O. Also, wenn auf einer Seite H oder OH hinzugefügt wird, muss man das Ganze wieder ausgleichen. In Summe müssen halt nicht nur die Ladungen, sondern auch die Moleküle oder die Atome ausgeglichen sein.

27:38LEO Das heißt, wenn ich sage, ich mache auf der einen Seite ein H an Molekül dran, ein OH- dazu, dann muss auf der anderen Seite dann ein H2O stehen, dass meine Gleichung wieder aufgeht. Auch wegen Anzahl der Buchstaben, die ist das.

27:51 Hauptsächlich wegen Anzahl der Buchstaben. Du machst es nicht unbedingt an ein Molekül dran, sondern es steht quasi auf der Seite da.

27:58LEO Okay, alles klar. Ja, I like.

28:00 Genau. Und dann haben wir jetzt noch zwei schöne Worte namens Disproportionierung und Grundproportionierung. Die klingen vielleicht am Anfang ein bisschen gruseliger, als sie eigentlich sind. Da jetzt nochmal dranbleiben, es ist nämlich eigentlich ganz simpel. Also, bei der Disproportionierung. Ein Element kommt mit einer Oxidationszahl auf der Edukt-Seite, also auf der linken Seite vor und mit zwei Oxidationszahlen auf der Produktseite.

28:28 Also, wir haben auf der linken Seite zum Beispiel Chlorgas.

28:34LEO CL2?

28:35 CL2, genau. Das in NaOH, also in Natronlauge, eingeleitet wird und dabei entsteht Natriumchlorid oder wie ihr häufiger mal sagt, Natzel. Und Natriumhypochlorid, also NaOCl. Das heißt, wir haben links ja nur CL2 und das wird quasi aufgespalten auf zwei Moleküle rechts, NaCl und NaOCL.

29:00LEO Das heißt, am Anfang hat CRCL hat es Chlorid 0.

29:05 Exakt. Und rechts hat es dann einmal minus 1 bei dem NaCl.

29:12LEO Weil Natrium ist plus 1. Ja, checke, ja. Genau.

29:15 Und NaOCL hat es plus 1. Genau, wegen wieder unterschiedlich stark elektronegativen Bindungspartner nutzen. NAOCL, wir haben wieder O hat minus 2. Na hat plus 1. Was bleibt übrig?

29:30LEO Auch plus 1.

29:31 Genau, also plus 1 braucht es, damit die minus 1 ausgeglichen werden.

29:35LEO Weil der Sauerstoff hat mehr Bizeps als das Chlor.

29:37 Exakt.

29:38LEO Alles klar.

29:40 So. Und so, jetzt hast du mich rausgebracht.

29:44 Sehr gut. Dafür ist er da, da Leo.

29:47 Ihr könnt aber gerne auch nochmal nachrechnen, euch das irgendwie mal aufschreiben. Übung macht da den Meister bekanntlich. Und dann das andere Wort Konproportionierung ist es quasi andersrum. Auf der linken Seite kommt ein Element zweimal vor mit zwei unterschiedlichen Oxidationszahlen. Auf der rechten Seite kommt es nur einmal vor und da liegt die Oxidationszahl zwischen den beiden.

30:08 Also, ich habe da jetzt tatsächlich kein wunderbares Beispiel mitgebracht, aber ihr könnt es euch ähnlich vorstellen, links hat es zum Beispiel wieder plus eins und minus eins und auf der rechten Seite ist es dann nur noch einmal und kommt mit null vor als Oxidationszahl.

30:21LEO Das ist ja quasi einfach genau das Gegenteil.

30:22 Quasi. Ja, dann. Es dreht die Gleichung um und es passiert.

30:26LEO Checke, checke.

30:27 Wir haben hier noch einen wunderbaren Beispiel Klassiker, der sicher irgendwann mal zum Thema kommen wird, und zwar das sogenannte Lokalelement. Also zwei Metalle sind in direktem Kontakt miteinander und können eine Redoxreaktion machen. Und das haben wir relativ häufig bei Nägeln einem verzinkten Eisennagel zum Beispiel, weil wir haben Eisen als mehr oder weniger unedles Metall und haben Zink aber als noch unedleres Metall.

30:56LEO Ach so.

30:56 Das Zink ist außen um das Eisen drumherum. Und da Zink leichter oxidierbar ist, wird es als erstes angegriffen, sollte man das jetzt zum Beispiel in Säure legen. Wir hatten ja vorhin hier, Zink wird durch Säure aufgelöst. Genau, und dann passiert das auch. Wenn nur das Eisen da wäre, würde es auch durch die Säure aufgelöst werden.

31:18 Wenn Zink aber zusätzlich drauf ist, wird zuerst das Zink angegriffen. Und es muss das komplette Zink aufgelöst werden, bevor das Eisen angegriffen wird. Weil der Zink gibt quasi seine Elektronen an das Eisen ab und dadurch wird verhindert, dass das Eisen von Säure aufgelöst wird. Und der Zink wird dann, der Zink, das Zink, ja, ich bin hier nicht sehr kohärent in meiner Nomenklatur.

31:42 Genau, Zink fungiert dann als sogenannte Opferanode. Das heißt tatsächlich so, ich finde es einen guten Namen. Kann man gut als Beleidigung einführen. Du Opferanode.

31:56 Das ist wirklich hart. Da wird dir alles weggenommen.

32:00LEO Weißt du, ich bin billig, du bist billiger, finde ich geil, super. Ja, stark, I like.

32:04 Genau, und während Zink dann die Opferanode ist, ist Eisen die Kathode, dementsprechend offensichtlich.

32:11 Okay. Stell dir so vor, irgendwie, du baust ein Schiff, Eisenrumpf, vergisst die Opferanode, packst das Schiff ins Wasser, Rumpf weg. Einfach aufgelöst, dass die Opferanode vergessen. So ein Scheiß, ne? Ja gut, auf jeden Fall hat das Ganze auch tatsächlich eine zahnmedizinische Relevanz an der Stelle.

32:30 Oha. Wollen wir gar nichts. Liebe Grüße an die Zanis. Liebe Grüße Citus und Versus auch der Zani-Podcast. Und hier ist es ja so, dass eben solche zwei Metalle dann eben miteinander, wenn die in direktem Kontakt liegen, auch eine Redox-Reaktion quasi durchführen können. Und deswegen, Achtung, wenn Gold und Amalgam beide in Zahnfüllungen vorhanden sein sollten, wenn die nämlich, diese zwei Elemente, zu nah aneinander liegen, dann kann Gold das Amalgam oxidieren und das Amalgam gibt dementsprechend Elektronen ab.

33:06 Dabei bilden sich dann Quecksilber-Ionen und das kann dann zu einer miesen Quecksilbervergiftung führen.

33:12LEO Geil, da macht mir den Zahnarzt den Zahn rein und dann würde ich geilen Gold Teeth und dann sterbe ich.

33:17 Ja, ist scheiße, gell? Hast du direkt Scheiße am Schuh? Dann lieber direkt Gold. Rein da. Einfach nur Gold. So. Und dabei kommen wir aber auch schon zu einem sehr klassischen Experiment. Kommt auch Safe in der Schule, auch außerhalb von Bayern, vor. Und das ist eine galvanische Zelle oder auch galvanisches Element am Beispiel von der Kombo aus Kupfer und Zink.

33:45LEO Ja, und das ging mir jetzt ein bisschen schnell von Redox-Reaktion zur galvanischen Zelle. Was ist denn das? Ja, nee, ja, ja. Das war eine elegante Überleitung, Fabian. Das war keine echte Frage. Okay, okay, okay.

33:56 Subtext. Eine Ironie.

34:00 Das erkläre ich doch sehr gerne nochmal. Wir haben ja, oder Leo hat ja am Anfang der Folge schon angekündigt, heute geht es um Strom und das sehen wir bei der galvanischen Zelle tatsächlich auch. Denn hier kann man tatsächlich, so wie bei unserer Zitronenbatterie, ein Lämpchen anschließen und das Ganze leuchtet dann.

34:17 Da geht Jenlicht auf. Crazy. Zum ersten Mal nach 120 Folgen.

34:21 Juhu! Und das funktioniert folgendermaßen. Wir haben nämlich hier wieder eine Kathode und eine Anode, zwischen denen Elektronen fließen. Das eine an der einen Seite wird oxidiert, an der anderen Seite wird reduziert, das eine nimmt Elektronen auf, das andere gibt welche ab. Und diese Elektronen, die erst abgegeben und dann aufgenommen werden, können natürlich geleitet werden durch einen Verbraucher durch.

34:42 Und ich meine, fließende Elektronen sind ja nichts anderes als Strom. Das heißt, unser Lämpchen leuchtet. Wow. Genau, und eine galvanische Zelle, die funktioniert mit Kupfer und Zink. Wir haben zwei Gefäße, eines mit Kupfersulfatlösung, eines mit Zinksulfatlösung. Sulfat wissen ja alle, ist SO42-.

35:03LEO Alle wissen ja nicht. Jetzt wissen wir es nicht.

35:06 Ist aber in dem Sinne, in dem Fall jetzt gar nicht so super relevant. Wir haben aber diese Sulfatlösung, in die jeweils das entsprechende Metall getaucht wird. Also in die Kupfersulfatlösung ein Kupferstab, in die Zinsulfatlösung ein Zinkstab. Jetzt wissen wir natürlich auch, welches Element edler ist.

35:26 Kupfer ist edler. Exakt. Zink ist unedler, das heißt Kupfer, da qualifizierte Kommissare. An dem Kupfer passiert die Reduktion, deshalb ist es die Kathode. An Zink passiert die Oxidation, deshalb ist es die Anode. Und hier auch wieder, kurz zu meiner Merkhilfe zu Beginn, das kann man nämlich hier wunderbar erweitern.

35:51 Die Reduktion hat ja die drei Buchstaben am Anfang, Kathode KAT hat auch drei Buchstaben am Anfang. Die Anode hat zwei Buchstaben AN und die Oxidation auch wieder zwei.

36:01LEO Das heißt ja aber, oder ich finde das halt, ich finde es mit einer Kapitalismuswolke viel witziger, Kupfer ist edel und kriegt noch mehr. Kupfer ist edel und kriegt die Elektroden. So, und weißt du, welche, oh jetzt bist du ganz haarscharf, weißt du, weißt du, welche Institution noch ganz, ganz viel Geld kriegt?

36:20LEO Die katholische Kirche.

36:24 Da haben wir jetzt ein paar Thema angerissen. Hui in Bayern unterwegs. Ja, genau. Bayerisches Schulsystem und die katholische Kirche.

36:33LEO So, ja, top-Folge. Da geht mal rein. Machen wir schnell ein E dran. Nicht unter Problem, Leo.

36:41 Die Kommentarspaltig.

36:44 Und der Kruzifix über der Tür. Okay. Also, wir haben diese zwei Gefäße, Kupfersulfatlösung, Zingsulfatlösung und so weiter. Und die beiden müssen nicht nur durch den Verbraucher verbunden sein, durch Stromkäbelchen, sondern auch noch durch eine Salzbrücke. Und zwar für den Ladungsausgleich der Ionen.

37:03 Die Ionen müssen auch wandern können. Also die Sulfat-Ionen in dem Fall, damit sich die Lösungen nicht aufladen. Weil wenn jetzt in dem einen immer mehr positive Ionen dazukommen und in dem anderen immer mehr negative, dann wird das halt zu viel Spannung. Also dann laden sich diese Lösungen auf und das darf nicht sein.

37:26 Deshalb ist das Ganze durch eine Salzbrücke verbunden. Das ist tatsächlich so ein Glasrohr einfach, in dem selbst Salz ist, wo dann quasi diese Ionen durchwandern können. Oder nein, da ist kein Salz drin, aber es ist quasi ein Material, durch das Ionen wandern können.

37:40LEO Okay, und wenn ich jetzt in die Mitte von diesem Kabel eine Lampe mache, dann fließt der Strom durch und dann.

37:44 Ja, das Kabel ist nochmal was anderes. Die Salzbrücke ist die Salzbrücke und das Kabel ist quasi einfach zwei, die werden quasi an die Kathode und an die Anode, an den Kupfer und an den Zinkstab angeschossen. Und in der Mitte Glütenlämpchen.

37:58LEO Ja, Wahnsinn.

37:59 Genau, also was passiert dabei? Die Elektronen fließen von der Anode zur Kathode und ja, und es fließt Strom, wunderbar.

38:08 Tja, aber die große Frage, die an der Stelle bleibt, ist, warum fließt er in diese Richtung und nicht in die andere Richtung, der Strom? Das hat mit dem Edelkeitsgrad von den Metallen zu tun. Also auch wieder letzten Endes der Frage, wie stark ziehen die eigentlich die Elektronen zu sich oder geben sie ab.

38:25 In unserem Fall jetzt ist ja das Kupfer, wie Leo ausschweifend erklärt hat, edler als das Zink. Ich hätte auch noch einen für dich, Leo. Kupfer ist ja auf Englisch Copper. Die englische Upperclass trinkt ihr Tea Time aus dem Copper. Ah, aus dem Kupfer. I like, I like, I like. Ja, sehr gut. Also das Copper ist eben super edel, wie bei der englischen Upperclass.

38:46 Und deswegen fließen ihm da die Elektronen zu. Das zieht einfach die schönen Elektronen von dem unederen Metall ab. Und deswegen würde das Zink an der Stelle vollkommen entmachtet werden und das Kupfer reißt alle Elektronen zu sich. Edle Metalle jetzt, ja, die sind ja, die haben es ja nicht notwendig, da irgendwie mit anderen Stoffen irgendwie zu interagieren.

39:12 Und deswegen korrodieren sie auch nicht an der Luft, ja, weil sie eben Elektronen relativ stark an sich ziehen und deswegen auch weniger chemisch reaktiv sind. Und die stehen ja auch deswegen rechts im Periodensystem drin. So, da solche Beispiele wären zum Beispiel Kupfer ist ein sehr edles Metall, Gold natürlich, Silber, Platin, Quecksilber, all diese.

39:36 Hat ja letztlich auch einen Grund, oder? Wieso die ersten zwei Plätze bei Olympia dann halt Edelmetalle sind. So könnt ihr euch das vielleicht aufmerken. Bronze? Ja nicht so edel dann.

39:46 Bronze ist ja nur eine Legierung. Das ist die Kombination aus Kupfer und Zinn.

39:53 Ritterplatz, wollen wir nicht. Deswegen ist sie hier. Wollen wir nicht, so, genau. Aber sie, genau, haben wir schon gesagt. Und das eben, da sagt man dann, das ist quasi eine elektrochemische Spannungsreihe, an der diese Elemente aufgereiht werden. Und je edler der Stoff oder das Metall ist, desto positiver ist das Potenzial dieses Elements in der elektrochemischen Spannungsreihe.

40:21 So, die nennt man übrigens auch Redoxreihe, ja, und in dieser Reihe steht Wasserstoff, genau in der Mitte bei null. Und alle anderen Elemente werden jetzt im Vergleich zu dem Wasserstoff aufgereiht und es wird quasi gesagt, okay, wie stark ist das Redoxpotential dieses Stoffes im Vergleich zu Wasserstoff?

40:44 An der Stelle sind jetzt die zwei Begriffe elektrochemische Spannungsreihe und positives Potenzial und auf der anderen Seite ein Redoxpotential gefallen. Lasst euch da bitte nicht verwirren. Diese Spannungsreihe und das Potenzial dort bezieht sich immer auf ein Element im Vergleich zu der Standardelektrode, dem Wasserstoff.

41:06 Und wenn da ein Element ein positives Potenzial hat, dann zieht es Elektronen sehr stark an. Das Redox-Potenzial bezieht sich auf Redoxpaare. Und wenn da eben ein negatives Redox-Potential herrscht, dann Elektronen stark angezogen. Das heißt, so ein Element wie Kupfer hat ein positives Potential, steht sehr weit oben in der elektrochemischen Spannungsreihe und hat trotzdem in Redoxpaar mit dem Zink ein negativeres Redox-Potenzial und zeigt euch damit an, okay, das Kupfer ist der Part, das die Elektronen anzieht und dem Zink wegnimmt.

41:52LEO Also ich bin jetzt super gespannt, weil Sophie hat gerade in unser Skript was reingeschrieben. Also wir nutzen eine Plattform, wo wir gemeinsam ein Dokument schreiben können und steht hier jetzt einfach Oma versus Opa in Klammern braucht Strom. Und jetzt bin ich sehr gespannt, was du über deine Großheit zu erzählen hast.

42:15LEO Wow, bin ich gespannt.

42:17 Ja, ich habe mir gerade spontan überlegt, dass ich das gerne auch noch sagen würde. Und habe mir überlegt, ob ich das jetzt am Anfang oder am Ende von meinem nächsten Redeblock mache. Ich habe es jetzt dazwischen geschoben.

42:27LEO Du kannst doch gerne erst den Redeblock machen und dann haben wir noch ein bisschen Spannung drin.

42:30 Ja, ja, genau. Also ich sag ja, ich habe es zwischen zwei Teilblöcke geschoben.

42:34LEO Halt mich fest, Jan Tisch. Wow.

42:35 Halt dich fest, schneid dich an. Also zurück zu unserer galvanischen Zelle. Wir haben das jetzt wunderbar verstanden, wie das funktioniert, wie die Elektronen fließen. Aber wir ChemikerInnen, wir wollen das ja auch immer schön in Reaktionsgleichungen dargestellt haben. Und es hat Fabian ja vorhin schon wunderbar erörtert, wie das dann aufgeteilt ist in zwei Teilgleichungen.

42:53 Wir haben hier wieder die Oxidation, die Reduktion und das ist uns jetzt ja mittlerweile allen schon klar, dass am Zink die Oxidation stattfindet. Zink wird zu Zink 2 plus und zwei Elektronen. Die Zink-Anode löst sich auf, sie wird oxidiert und Kupfer wird reduziert, Kupfer 2 plus und zwei Elektronen werden zu elementarem Kupfer.

43:13 Also die Oxidationszahl wird hier von 2 plus zu 0. Sie wird reduziert. Kupfer aus der Lösung, aus der Kupfersulfatlösung scheidet sich also elementar in der Kathode ab. Das bedeutet, diese Kupferkathode wird tatsächlich größer, dicker, während die Zink-Anode dünner wird. So. Und jetzt kommen wir dann doch nochmal zu Oma und Opa.

43:33LEO Oha, ich bin gespannt.

43:35 Genau, es gibt ja nicht nur die Kathode und die Anode in diesen Reaktionen, die wir gerade die ganze Zeit besprochen haben, sondern man kann auch von einem Plus und einem Minuspol reden. Jetzt ist natürlich die Frage, was passiert am Pluspol, was passiert am Minuspol? Und da gibt es diese schicken Merksprüche, weil bei einer Reaktion, wo wir Strom gewinnen, wie hier, wir sehen, unser Glühlämpchen leuchtet, reden wir von Oma.

43:58 Die Oxidation findet am Minuspol an der Anode statt. Dass die Oxidation an der Anode stattfindet, wissen wir ja schon. Jetzt wissen wir auch, dass es der Minuspol ist.

44:06 Okay.

44:07 Es gibt aber auch andere Reaktionen, wo wir keinen Strom rausbekommen, sondern wo wir Strom reinstecken, damit eine Reaktion stattfindet. Klassisches Beispiel hierfür, ein Akkumulator oder kurz vorm Akku, kennen wir alle. Handy und so. Hatten wir vorhin schon mal.

44:22LEO War der ganz in der Hand hier, wa? So ein Akkuding. Geil.

44:26 Genau, und da stecken wir Strom rein, damit die Reaktion stattfindet. Es findet grundsätzlich dieselbe Reaktion statt, umgekehrt allerdings. Aber hier haben wir auch wieder die Oxidation an der Anode. Aber diesmal ist es der Pluspol. Opa. Oxidation Pluspol-Anode.

44:44 Check. Okay, also Strom geht raus aus dem Handy, Omar, Strom geht rein ins Handy, Opa. Opa lade man dein Handy auf.

44:52 Genau. Oder der Opa ist so träge, dass er Strom braucht.

44:54 Okay.

44:55 Wie man möchte. Genau. Und vorhin, oder ich meinte ja gerade schon von wegen hier Handy in der Hand, wir wollen jetzt nochmal den Bogen schließen zu dem höchst innovativen Einstieg der Folge mit der Zitronenbatterie. Statt der Reduktion von Kupfer, wie bei unserem galvanischen Element, werden hier an der Kupferkathode, also wir hatten ja hier Zinkblech und Kupferblech, Oxoniumionen zu Wasserstoff und Wasser reduziert.

45:25 Also wir haben hier einfach eine andere Reaktion an der Kathode. Wir haben hier nicht Kupfer, wird zu Kupfersulfat oder Kupfer 2 plus wird zu Kupfer, sondern wir haben Oxoniumionen, die, also H3O plus, die zu H2O und H2 werden. Genau. Vereinfacht, wir haben einfach 2H plus, zwei Protonen, plus 2E minus wird eben zu H2.

45:49 Wir kriegen am Ende Wasserstoff raus. An der Zink-Anode passiert genau das gleiche wie vorher, wird wieder aufgelöst, Zink-Ionen werden frei und die Elektronen fließen eben von der Anode zur Kathode durch den Verbraucher und das Lämpchen leuchtet. Der Zitronensaft hier ist quasi das Äquivalent zu unserer Salzbrücke von vorhin.

46:09 Als Elektrolyt sorgt er für den Ladungsausgleich. Wir haben jetzt aber hier keine zwei getrennten Boxen oder zwei getrennten Gefäße, in denen diese Lösungen sind, sondern das ist alles im selben. Und das kann halt dazu führen, dass die Elektronen eventuell nicht über den Draht vom einen zum anderen gehen, sondern auch durch die Flüssigkeit durch.

46:28 Wir wissen ja, was er leitet und so. Deshalb kannst du auch mal zu einem Kurzschluss kommen. Deshalb sind diese Zitronenbatterien nicht wirklich effektiv. Wir können ein Lämpchen damit zum Leuchten bringen, das mit dem Handy laden, sollte man sich nochmal überlegen, das funktioniert wahrscheinlich nicht.

46:43 Aber alles fürs Bild.

46:44 Habe ich mir natürlich die Frage gestellt: Was wäre denn? Wie viele Zitronen bräuchte man denn hypothetisch, um ein iPhone aufzuladen? Also wie viele von diesen Zitronen als galvanische Elemente müsste man hintereinander schalten, um damit ein iPhone aufzuladen? Es gibt natürlich auch andere coole Handys.

47:04 Du kannst es gerne ausprobieren, aber du müsstest dein Handy nehmen und das nicht meins nehmen.

47:10 Okay, sehe ich den Punkt. Warte trotzdem mal noch ganz kurz bis zum Ende der Folge.

47:14LEO Okay, dann lösen wir das Ganze auf. Ihr könnt damit so mit, wenn ihr so drei Virnzellen so abkoppeln könnt. Ich versuche das jetzt auch, kann man schon mal ein bisschen überschlagen. Wenn nicht, dann machen wir es nachher. Ich will nachher eine Schätzung hören. Okay, sehr gut. Okay, also das heißt, wir wissen jetzt so mehr oder weniger, wie das funktioniert.

47:33LEO Aber wie gesagt, unsere galvanische Zelle ist obviously deutlich effektiver als die Zitronenbatterie. Und das hat jetzt Sophie so behauptet. Aber hier bei Situs, wir machen ja hier klare Wissenschaft, hier wird ja nicht beschissen. Und damit man das Ganze mehr in Zahlen darstellen kann, gab es da so einen schlauen Bruder.

47:52LEO Der Bruder hieß Ernst mit Nachnamen. Natürlich hat er die Gleichung, die er erfunden hat, an sich benannt. Also die Ernstgleichung beschreibt eben jetzt nun das Janse noch ein bisschen genauer in Zahlen.

48:03 Viel Spaß bei den Ernstgleichungen. Genau, wir wollen am Ende ja letztlich einen Zahlenwert haben, um zu beziffern, wie stark das Potenzial ist, was in unserem Redox-Paar in dem galvanischen Element drinsteckt. So, und da kommen natürlich jetzt noch ein paar andere Faktoren auch rein, weil das natürlich auch abhängig ist von der Temperatur und der Konzentration.

48:25 Aber was wir am Ende bekommen, ist ein Delta E, also ein Elektrodenpotenzial, ein Unterschied mit der Einheit Volt. So, und je größer dieses Delta E ist, desto größer ist auch die nutzbare Energie, die in unserer chemischen Reaktion drinsteckt. Und dafür gehen wir zwei gedankliche Schritte. Zunächst mal schauen wir uns an, welches Potenzial steckt in einem einzelnen Redoxpaar drin.

48:54 Also zum Beispiel Zink zu Zink II Plus. Und dafür nehmen wir eben diese Nernstgleichung her und letztendlich fließen da unterschiedlichste Punkte ein, Naturkonstanten, die Anzahl der Elektronen, das Standardpotential. Das ist einfach ein Literaturwert, der für jedes Redoxpaar festgelegt wird. Und auch der ist Teil dieser Nernstgleichung.

49:20 Und dann ist es eben wichtig, also quasi dieser erste Teil, das ist alles nur Literaturwert, minus ein standardisierter Wert für die Naturkonstanten. Und dann wird das Ganze noch multipliziert mal eben der Konzentration des Konzentrationsverhältnisses aus der oxidierten Form des Elements und der reduzierten Form des Elements.

49:47 Also zum Beispiel Zink 2 plus durch Zink 2 minus. Diese beiden Konzentrationen.

49:52 Zinknormal Zink 0.

49:55 Ja, Zink 2 plus durch Zinknormal. So, ja, und was ja da am Ende rauskommt, ist euer E, euer Elektrodenpotenzial. Also das betrachtet nur das, was drinsteckt in der Reaktion von einem Partner an einem Teil des galvanischen Elements, zum Beispiel der Anode. So. Und jetzt kommt die zweite Ebene. Wenn ihr das jetzt für beide Partner eurer Reaktion, also für beide Redox-Pare gemacht habt, also zum Beispiel eben für das Kupfer auch noch, dann habt ihr zwei E' durch die Nernstgleichung.

50:33 Wenn ihr die jetzt als Differenz berechnet, dann bekommt ihr euer Delta E. Und das Delta E sagt euch letztendlich den spannenden Wert, nämlich wie viel Potenzial für Elektronenfluss steckt in eurem galvanischen Element, quasi in eurer Batterie eigentlich drin.

50:52 Und wie wir das machen, da kann man sich auch nochmal merken, was man jetzt eigentlich wovon abziehen kann oder wie man die zwei Teilgleichungen dann zusammenbekommt. Bei der Reduktion kommt meistens was Positives raus, bei der Oxidation kommt meistens was Negatives raus. Und wir möchten die jetzt so voneinander subtrahieren, dass am Ende was Positives rauskommt.

51:13 Das bedeutet, wir ziehen von dem Positiven was Negatives ab. Plus, minus, minus ist plus. Also wir etwas Positives minus mal minus was Negatives. Am Ende für was Positives.

51:26LEO Also ich will am Ende das Delta wissen.

51:29 Exakt.

51:30LEO Das ist quasi jetzt für Dummer ausgedrückt, du hast es mathematisch richtig ausgedrückt. Ich sage, ich will einfach das Delta wissen. Also quasi, also es ist auch nicht so schlau, aber quasi einfach den Unterschied.

51:40 Genau, und diese Potentialdifferenz, dieses Delta, ist die Spannung zwischen den Halbzellen, also der elektrische Antrieb, der dafür sorgt, dass die Elektronen vom unedleren zum edleren Metall kommen.

51:52 Nice.

51:52 So, rauskommt jetzt bei der galvanischen Zelle, habe ich jetzt mal für euch Probe gerechnet, 1,10 Volt. Ja, schön.

52:00 Im Falle von Kupfer und Zink.

52:02 Exakt. Wie genau die Potenzialdifferenz jetzt bei der Zitronenbatterie ist, die wollen wir auch nicht außer Acht lassen. Das lässt sich jetzt nicht so mega einfach berechnen, weil da noch ganz viele andere Faktoren mitspielen. Wir haben ja da nicht nur Wasser und Säure, sondern wir haben noch Zucker und was weiß ich noch, was da alles drin ist.

52:20 Wir spannen jetzt aber, statt uns damit weiter zu beschaffen, eine kleine Brücke zur Medizin. Wir wollen ja von der Vorklinik dann irgendwann auch mal in die Klinik kommen. Und jetzt kommen wir deshalb zurück aus unserem Elektrochemie-Rabbitole in elektrochemische Prozesse im Körper. Und das passiert hauptsächlich bei der Reizweiterleitung in Nerven und Muskelzellen.

52:43 So wie beim Elektronentransfer in der Atmungskette. Also ganz viele elektrochemische Gradienten sind auch super wichtig beim Stofftransport auf zellulärer Ebene. Wir finden das im Körper wirklich überall. Also wir brauchen nicht nur irgendwelche Metalle in irgendwelche Lösungen halten, sondern haben das die ganze Zeit in der System.

53:01 Und mindestens genauso wichtig, zumindest in der Biochemie, in der Vorklinik, sind die Redox-Partner. Das sind Coenzyme, also Moleküle, die zur korrekten Funktion anderer Enzyme beitragen. Und die werden euch oder sind euch schon in wirklich jedem Stoffwechselweg um die Ohren geflogen. Könnt ihr auch in sämtlichen Biochemie-Folgen von Situs Inversus eurem Vorkleining-Podcast nachhören.

53:28 Und da sind natürlich ganz berühmte Beispiele einmal FAD ⁇ und FADH ⁇ H ⁇ . Auch da findet eine Redox-Reaktion statt. Und da haben wir eben eine wichtige Relevanz, zum Beispiel im Fettsäureabbau. NAD Plus plus NAD Plus und NADH plus H plus wäre das nächste Redoxpaar. Und so weiter und so fort. Es gibt noch auch zum Beispiel das Chinon, wo wir auch eine oxidierte Form haben und dann wiederum eine reduzierte Form davon wäre das Hydrochinon.

54:05 Da werden dann zwei Elektronen übertragen. Und das Ganze findet zum Beispiel Verwendung in dem Ubichinon und Vitamin K-Komplex.

54:18LEO Der Atmungskette.

54:19 Der Atmungskette.

54:20LEO Also Freunde, der Sonne, wie ihr seht, wie ihr hört, um Redoxreaktionen kommen wir nicht schon rum. Machen wir jeden Tag wahrscheinlich 1,8 Billionen so im Körper. Komplett uneducated Gas. Kann sein, dass es viel mehr, viel weniger ist, aber die Zahlklang cool.

54:34 Wir glauben dir.

54:35LEO Geil. Was haben wir jetzt heute tatsächlich gelernt? Educated Guess quasi. Oxidationszahlen zeigen eine hypothetische Ionenladung von Atomen in Molekülverbindungen. Also geben an, wie viele Elektronen ein Atom formal aufgenommen oder abgegeben hat. Redoxreaktionen kann man aufspalten in die Oxidationsreaktion, Elektronenabgabe and Reduktionsreaktion, Elektronenaufnahme.

55:09LEO In galvanischen Elementen wird durch eine induzierte Redoxreaktion von einem edlen anders. And with der Nernst-Gleichung wird das Elektro-Potenal berechnet, which durch diese Reaktion entsteht and den erzeugten Strom angibt. And jetzt als allerletztes, ich habe gerade überlegt, wie viel Spannung hat so eine Zitrone, wie viel Kilokalorien hat so eine Zitrone hat, wie lange braucht man ein Handy zum Laden braucht, wie viel Volt hat so USB.

55:41LEO Und ich bin zum Schluss gekommen, dass ich einfach rate. Drop mal was. Ich glaube, es ist viel weniger als man denkt.

55:47 Ich sage zwölf. Okay. Ich sage, du brauchst zwölf Zitronen. Logge ein, zwölf Zitronen hinteran. Also ihr erinnert euch an die Schätzfrage, ne? Also wie viel Zitronen muss ich hintereinander schalten, um ein Handy zu laden? Ich sag's weniger, als man denkt.

56:00 Ich sag, es ist mehr als man denkt, weil ich glaube, da kommt wirklich nicht viel raus. Ich sag, man braucht 51.

56:07 51, strong, okay. Also ist nicht einfach, da einen verlässlichen Wert zu finden und ehrlicherweise, die Range ist auch sehr groß. Aber wir bewegen uns im Bereich von 10.000 bis 50.000 Zitronen. Nee, haben wir halt verkackt. Theoretisch.

56:23LEO Haben wir halt verkackt. Jawohl!

56:25 Wow, ist das viel, Leute. Würde nicht funktionieren, don't get me wrong, aber just for fun. Jetzt wisst ihr, wie viele Zitronen ungefähr da irgendwelche Abendschüler ineinander stecken müssen. Einfach so eine ganze Tonhalle voll Zitronen.

56:41LEO Lohnt sich nicht. Ich glaube, das einfach in die Wand stecken auch einfach günstiger.

56:46 Das Gute wäre bei dem Experiment, wir hätten am Ende ganz viele Zitronen und könnten uns gerade in heißen Tagen viel Limonade machen.

56:52LEO Ja, aber glaubst du ehrlich, weil du hast ja gesagt, und das haben wir ja gelernt, dass sich die Zink-Anode löst sich auf. Das heißt, du hast so eine Zitrone voll mit so scheiß Zink.

57:03 Ob das so geil ist, solange du keine Amalgan-Elektrode hast und Quecksilber in deiner Zitrone, acht es bisschen Zink.

57:11LEO Okay, ja, gut. Wenn die Expertin das sagt, dann Leute, ess mehr Zink. Diese Folge, ne? Die macht euch nicht nur politisch inkorrekt, sondern doch krank. Ich bin pro Zink-Industrie.

57:24 Gibt's sowas?

57:25LEO Zink-Industrie?

57:25 Ich weiß es nicht.

57:26 Wahrscheinlich. Wir brauchen einfach nur einen fetten Disclaimer.

57:29LEO Ja, kriegen wir hin. Also, ne, okay, als Disclaimer, merkt euch das, was wir inhaltlich gesagt haben, jegliche politische Stellungnahmen und Empfehlungen über Gesundheitsprodukte könnte man vielleicht nochmal hinterfragen. Bitte nicht nachmachen. So, genau, bitte nicht nachmachen. Das Einzige, was ihr euren Kolleginnen und Kollegen nachmachen könnt, die es vielleicht schon gemacht haben, ist vielleicht dem Vorklinik-Podcast reinfolgen, weil das ist am Ende das, was uns was bringt.

57:55LEO So, wir machen das für euch mit euch und umsonst, so, damit ihr was lernen könnt. Und wie wir dann, wie wir von euch profitieren können, ist durch einfach ein Follow. Einmal auf Spotify, auf Apple Podcast oder wo auch immer ihr es hört, wie aber auch auf Insta at der vorklinikpodcast.de. Das hilft uns sehr, würde uns sehr freuen, genauso wie eine gute Bewertung auf euren Plattformen.

58:16LEO Wenn ihr sagt, ihr habt Bock, das mal auszuprobieren mit den Zitronen, dann schickt uns doch gerne mal ein Bild. Ich fände es witzig. Ansonsten kann ich nur sagen, schlaf gut, träumt was Schönes. Wir sehen uns in Chemie 3, organische Chemie. Könnt ihr euch noch freuen? Ansonsten schlaft gut. Bis nächsten.

58:36 Tschüssi.

58:37LEO Ciao, ciao.

58:56 Für die Inhalte in diesem Podcast übernehmen wir keine Gewäre. Der Podcast kann den Besuch von Vorlesungen nicht ersetzen. Wir empfehlen das Studium von einstiegiger Fachliteratur über den Inhalt des Podcasts hinaus.

59:06LEO Für Risiken und Nebenwirkungen fragen Sie an Arzt und Apotheker.