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Die elektrochemische Doppelschicht (kurz: Doppelschicht) ist eine Grenzschicht. An dieser Schicht stehen sich elektrisch geladene Schichten gegenüber.
Aufbau
In der Schule lernst du die Doppelschicht an der Grenze von einer Elektrode und einem Elektrolyten kennen. An einem Metall (Elektrode) befindet sich eine Schicht aus negativen Elektronen. Der Elektrolyt bildet eine Schicht aus positiven Kationen.
Mit der Doppelschicht kannst du erklären, warum eine Spannung entsteht.
Entstehung Gleichgewicht
Beim Kontakt von einem Metall mit einer wässrigen Elektrolytlösung findet ein Übergang von Ionen statt.
Das Metall hat einen bestimmten Lösungsdruck. Das heißt, dass es Metall-Kationen in die Lösung abgibt. Dabei bleiben die Elektronen im Metall.
Die Metall-Kationen haben einen bestimmten Abscheidungsdruck. Das bedeutet, dass sie Elektronen aufnehmen und sich als Metall abscheiden.
An der Doppelschicht entsteht dabei ein elektrochemisches Gleichgewicht. An der Grenze von dem Metall und der Lösung wandern pro Zeiteinheit also gleich viele Kationen hin und her.
Dieses Gleichgewicht ist bei allen Metallen anders. Dadurch kommt es zu einer unterschiedlichen negativen Aufladung der Elektrode.
Hier siehst du den Ablauf bei einer Zink-Elektrode.
Entstehung Spannung
Wenn du zwei verschiedene Elektroden verbindest, wandern Elektronen und Ionen. Du kannst dann eine Spannung messen.
Das liegt daran, da an einer der beiden Elektroden weniger Elektronen vorhanden sind. Diese Elektrode hat einen geringeren Lösungsdruck. Es werden also weniger Kationen an die Lösung abgegeben und weniger Elektronen bleiben im Metall.
Die andere Elektrode hat einen größeren Lösungsdruck und es sind mehr Elektronen im Metall.
Die Elektronen wandern jetzt vom Metall mit mehr Elektronen zu dem Metall mit weniger Elektronen.
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