Simulation: Elektrolyse einer CuCl₂-Lösung

Elektrolyse von Kupfer(II)-chlorid

Bei der Elektrolyse einer Kupfer(II)-chlorid-Lösung (CuCl₂) wird die Verbindung durch elektrischen Strom in ihre Elemente Kupfer und Chlor zerlegt. Dafür ist eine Gleichspannungsquelle (Netzteil) nötig.

Am Pluspol (Anode): Chlorid-Ionen geben jeweils ein Elektron an die Elektrode ab. Je zwei Chlor-Atome verbinden sich anschließend zu einem Chlor-Molekül, das als gelbgrünes Gas an der Elektrode aufsteigt.

2 Cl⁻ → Cl₂ + 2 e⁻  (Oxidation)

Am Minuspol (Kathode): Kupfer-Ionen nehmen jeweils zwei Elektronen aus der Elektrode auf und werden zu Kupfer-Atomen. Diese scheiden sich als rotbrauner Belag an der Elektrode ab.

Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu  (Reduktion)

Während der Elektrolyse verliert die Lösung allmählich ihre blaugrüne Farbe, weil die Cu²⁺-Ionen verbraucht werden. Die Elektrolyse ist eine erzwungene Redoxreaktion: Sie läuft nur, solange elektrische Energie zugeführt wird.

An beiden Elektroden werden in jedem Moment gleich viele Elektronen übertragen. Pro Cl₂-Molekül, das an der Anode entsteht, wird gleichzeitig ein Cu-Atom an der Kathode abgeschieden.

Wie viel Spannung ist nötig?

Aus den Standardpotenzialen ergibt sich die theoretische Zersetzungsspannung: E°(Cl₂/Cl⁻) = +1,36 V minus E°(Cu²⁺/Cu) = +0,34 V, also rund 1,0 V. In der Praxis liegt der Wert etwas höher, weil an den Elektroden eine zusätzliche Hemmung zu überwinden ist — dieser Zuschlag heißt Überspannung. Unterhalb der Zersetzungsspannung fließt nach einem kurzen Anfangsstrom kein Strom mehr, die Zerlegung kommt zum Stillstand.

Was das Modell nicht zeigt

In einer echten Zelle kann an der Anode neben Chlor auch Sauerstoff aus dem Wasser entstehen, und sobald alle Cu²⁺-Ionen abgeschieden sind, wird an der Kathode Wasser reduziert — es entsteht Wasserstoff. Diese Nebenreaktionen bildet die Simulation nicht ab; sie zeigt ausschließlich die beiden Hauptvorgänge.

Experimentiere: Schalte den Strom ein und beobachte in der Gesamtansicht die Wanderung der Ionen. Wechsle zur Lupe und betrachte die Vorgänge an Anode und Kathode im Detail.