imported>Georg Hügler am 14. Februar 2026 um 10:41 Uhr

2026-02-14T10:41:46Z

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Stellt man massives [[Metalle|Metall]] oder eine Metallschicht aus einer Metall[[Chemische Verbindung|verbindung]] her, so wird dies '''Metallabscheidung''' (von ''scheiden'' im Sinne von ‚trennen‘, ‚(zwei oder mehr Stoffe voneinander) scheiden‘) genannt. Zumeist wird dabei ein Metall[[Salze|salz]] zum Metall [[Reduktion (Chemie)|reduziert]]. Dies kann durch eine [[chemische Reaktion]] mit einem [[Reduktionsmittel]] oder durch [[elektrochemie|elektrochemische]] Reduktion bei der [[Elektrolyse]] erfolgen. Ein Sonderfall ist die [[thermische Zersetzung]] einer Verbindung, z. B. die Abscheidung von [[Arsen]] bei der [[Marshsche Probe|Marshschen Probe]].

Ähnliche Vorgänge kommen bisweilen auch im natürlichen Umfeld vor, etwa bei [[Kupfer]]-[[Erzlagerstätte|Lagerstätten]] (''Red-Bed'') in [[Katanga (Provinz)|Katanga]].

== Elektrolytische Metallabscheidung ==
Die [[elektrolyt]]ische Metallabscheidung ist von großer technischer Bedeutung, einmal zur Gewinnung vieler Metalle, etwa von [[Aluminium]]; sie erfolgt zumeist durch die [[Schmelzflusselektrolyse]]. Ferner dient sie in der [[Galvanik]] zur Herstellung metallischer Schichten, oft zum [[Korrosionsschutz]].

=== Grundlagen ===
Bei der Elektrolyse eines [[Elektrolyt]]en, der verschiedene Metall[[ion]]en enthält, werden zunächst die Metalle abgeschieden, die an einer höheren Stelle in der [[elektrochemische Spannungsreihe|elektrochemischen Spannungsreihe]] stehen. Dabei müssen auch die [[Konzentration (Chemie)|Konzentration]]s<nowiki></nowiki>abhängigkeit des Abscheide[[Elektrodenpotential|potential]]s gemäß der [[Nernst-Gleichung]] und eventuelle [[Überspannung (Elektrochemie)|Überspannungen]] beachtet werden.

=== Technisches ===
Technische Elektrolysen werden oft mit hohen [[Stromstärke]]n ausgeführt, weshalb [[Transformator|Hochstromtransformator]]en eingesetzt werden. Außerdem muss die [[Wechselspannung]] für die Elektrolyse in [[Gleichspannung]] umgewandelt werden.

=== Einfluss des pH-Wertes ===
Als Konkurrenzreaktion zur Metallabscheidung aus [[wässrige Lösung|wässriger Lösung]], etwa bei der Galvanik, kann auch die Bildung von [[Wasserstoff]] erfolgen. Dadurch wird der Strom- und Elektrolytverbrauch erhöht. Außerdem entsteht der [[Chemisches Element|elementare]] Wasserstoff meist in Form von [[Gasblase]]n, die die Metallabscheidung lokal blockieren können.

Die Wasserstoffentwicklung erfolgt durch die [[Reduktion (Chemie)|Reduktion]] von [[Proton (Chemie)|H+]], welches in [[Säuren]] als [[Oxonium|H3O+]] gelöst ist:

:<chem>2H+ + 2e^- -> H2</chem>

Die Konzentration der H3O+-Ionen wird auch mit Hilfe des [[pH-Wert]]es angegeben.

Bei der Abscheidung von Edelmetallen aus der Lösung ihrer Salze ist die Wasserstoffbildung vernachlässigbar. Die Abscheidung von Metallen, die unedler sind als Wasserstoff, ist schwierig, da die Wasserstoffbildung als Konkurrenzreaktion überwiegen wird. Dementsprechend wird die [[Stromausbeute (Elektrochemie)|Stromausbeute]] klein. Dabei müssen aber zum einen Überspannungsbeträge (<math>U_{\mathrm{ue H_2}}</math>) und zum anderen der pH-Wert beachtet werden. Durch Einsetzen in die Nernst-Gleichung kommt man zur Forderung, dass ein Metall X nur dann mit guter Stromausbeute abgeschieden werden kann, wenn gilt:

:<math>E^0_\frac{\mathrm{X}^{n^+}}{\mathrm{X}} + \frac{U_\mathrm{Nernst}}{n} \cdot \lg \; c_{\mathrm{X}^{n+}} \ge -U_\mathrm{Nernst} \cdot \mathrm{pH} + U_{\mathrm{ue H_2}}</math>

mit
[[Datei:PourbaixWater.png|mini|Pourbaix-Diagramm von Wasser. Für eine gute Stromausbeute muss das Potential bei der Metallabscheidung innerhalb des grauen Bereichs liegen.]]
* dem [[Normalpotential]] <math>E^0_\frac{\mathrm{X}^{n^+}}{\mathrm{X}}</math> der Metallabscheidung (und der Metallauflösung) des Metalls X
* der [[Äquivalentzahl]] <math>n</math> der Abscheidungsreaktion des Metalls
* dem dekadischen [[Logarithmus]] <math>\lg</math>
* der Konzentration des Metallions <math>c_{\mathrm{X}^{n+}}</math>
* dem [[Nernst-Faktor]] <math>U_\mathrm{Nernst}</math>, der zwischen 22 °C und 26 °C einen Wert von 59 mV hat. In diesem Temperaturbereich lautet die Gleichung
::<math>E^0_\frac{\mathrm{X}^{n^+}}{\mathrm{X}} + \frac{0{,}059 \,\mathrm V}{n} \cdot \lg \; c_{\mathrm{X}^{n+}} \ge -0{,}059 \,\mathrm V \cdot \mathrm{pH} + U_{\mathrm{ue H_2}}</math>
Die linke Seite dieser Ungleichung bezieht sich auf das betrachtete Metall, die rechte Seite auf Wasserstoff. Die graphische Darstellung der pH-Abhängigkeit, wie sie auch in der Gleichung auftritt, erfolgt im [[Pourbaix-Diagramm]].

== Chemische Metallabscheidung ==
Ein wichtiges Beispiel ist die Herstellung eines [[Silberspiegel]]s durch Reduktion von [[Silbersalz]]en.

== Weblink ==
* [http://www.uni-ulm.de/echem/index.html?id=10210 Untersuchungen zur elektrochemischen Metallabscheidung], bei Institut für Elektrochemie, Uni Ulm

[[Kategorie:Elektrochemie]]
[[Kategorie:Metallurgie]]

Metallabscheidung - Versionsgeschichte

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