Mittels der Elektrolyse lässt sich die Elementarladung e = 1.6 · 10^ –19 C sehr einfach bestimmen. Man benötigt lediglich einen Glasbehälter, eine Kupfersulfatlösung, zwei Kupferelektroden, eine Feinwaage und eine Konstantstromquelle.
Das Kupfersulfat habe ich hier bestellt:
Die Feinwaage mit 1 mg-Auflösung kommt von Amazon:
Den Step-down-converter mit constant-current-mode hatte ich noch in meinem Bestand:
Hier habe ich zum Beispiel den Strom auf 0.3 A limitiert:
Wie sieht nun der gesamte Aufbau aus? Hierzu folgendes Schema:
An der Anode gehen Kupferionen in Lösung und geben je 2 Elektronen ab. An der Kathode nehmen die Kupferkationen (Cu2+) 2 Elektronen auf bilden Kupfer, welches sich dort abscheidet. Pro abgeschiedenen Kupferatom fließen 2 Elektronen mit der Ladung 2·e. Kennt man nun die Massenzunahme Δm an der Kathode, so kann man mit der Molmasse von Kupfer (63.546 g/mol) die Anzahl der abgeschiedenen Kupferatome nCu bestimmen. Demnach beträgt die insgesamt während der Zeit t geflossene Ladung Q = Stromstärke I · Zeit t = nCu · 2·e. Aus I, t und Δm lässt sich dann die Elementarladung e berechnen.
Zum Abschluss könnte man noch mittels e die Faradaykonstante F = NA · e ermitteln. Sie sollte 96485.3 Coulomb/mol betragen.
Inzwischen ist das Kupfersulfat angekommen. Und für die Kupferelektroden fand ich noch ein ausreichend großes Stück Blech in meinem Fundus.
Mittlerweile ist die Feinwaage angekommen und ich bin positiv überrascht angesichts des sehr geringen Preises von nicht einmal 20 Euro:
Eine 50g-Probemasse war ebenfalls enthalten:
Wenn ich das Experiment gemacht habe, geht es hier weiter…
