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Das Daniell-Element ist eine historische galvanische Zelle, die aus einem Zink- und einem Kupfer-Metall in ihren entsprechenden Ionenlösungen besteht. Ein Diaphragma, hier ein Tonzylinder, verhindert die Diffusions-Durchmischung der beiden Lösungen, erlaubt aber einen Ionendurchgang und dadurch einen Ladungsausgleich. Die Elektronen gehen nicht direkt vom System Zn/Zn²⁺ auf das System Cu/Cu²⁺ über, sondern wandern über ein Stromkabel von der Zink- zur Kupferelektrode. Ein hochohmiges Messinstrument zeigt nach einigen Minuten die Leerlaufspannung an.

Beschreibung

Zur Herstellung eines Daniell-Elements, dessen Quellenspannung der Differenz der Standardpotentiale entspricht, sollten eine einmolare Zinksulfatlösung und eine einmolare Kupfersulfatlösung verwendet werden. In das Becherglas wird um die Kupferelektrode herum die Kupfersulfatlösung und in den Tonzylinder um die Zinkelektrode herum die Zinksulfatlösung gegeben.

Redoxpotenzial von Kupfer relativ zur Normal-Wasserstoffelektrode E₀(Cu) = + 0,34 V
Redoxpotenzial von Zink relativ zur Normal-Wasserstoffelektrode E₀(Zn) = - 0,76 V
Die Elektromotorische Kraft EMK oder Redox-Spannung der Gesamtreaktion im Daniell-Element beträgt ΔE = + 0,34 V - (- 0,76 V) = 1,1 V.

Zink ist unedler als Kupfer, hat also eine größere Lösungstension als Kupfer. Während am Kupferblech nur wenige Kupferionen in Lösung gehen, lösen sich vom Zinkstab viele Zinkionen ab und lassen ihre Elektronen im Metall zurück. Deshalb ist die Zinkelektrode negativer geladen als das Kupferblech. Wie bei allen galvanischen Zellen stellt die Anode (hier Zink), an der Teilchen oxidiert werden, den Minuspol dar, und die Kathode, an der Teilchen reduziert werden, den Pluspol. Die gelösten Kupferionen nehmen an der Kathode (hier Kupfer) Elektronen auf und lagern sich als Kupfer an der Elektrode ab. Während sich die Zinkelektrode mit der Zeit auflöst, wird die Kupferelektrode also immer schwerer.

John Frederic Daniell (1790 England - 1845 London) 1836
Als Trennwand wurde anfangs die Speiseröhre eines Ochsen benutzt.

Hinweise zum Aufbau:
Das Daniell-Element sollte vor den Augen der Studierenden zusammengebaut werden. Dafür kann die Zinkelektrode zuvor in einem leeren, hohen Becherglas stehen. Als erstes füllt man die Kupfersulfatlösung in den großen Standzylinder ID758 - allerdings nicht höher als 9 cm, damit sie nicht überläuft, wenn der Tonzylinder hineingesetzt wird.