Im Verlauf des Arbeitsmaterials "Elektrochemsiche Spannungsreihe - virtuelle Ermittlung" haben Schülerinnen und Schülern mit Tauchversuchen die Einordnung verschiedener Metalle nach steigendem Reduktions- bzw. Oxidationsvermögen kennengelernt. Reduktion und Oxidation und damit der Elektronenübergang laufen direkt beim Kontakt der Reaktionspartner ab. Die energetische Nutzung der Elektronenübergänge zwischen Reduktionsmittel und Oxidationsmittel gelingt durch eine räumliche Trennung der Oxidation und Reduktion in einer galvanischen Zelle oder galvanischem Element.
Die in der Animation dargestellte galvanische Zelle (galvanisches Element) geht auf das nach John Frederic Daniell in 1836 entwickelte und nach ihm benannte Daniell-Element zurück. In der Animation wird ein Box-Modell verwendet, um die Elektrodenvorgänge nebeneinander und möglichst groß animiert darstellen zu können. Zum alternativen Versuchsaufbau mit U-Rohr und Glasfritte existiert eine weitere Animation.
Im Startbild zeigt die Animation den Aufbau eines galvanischen Elements aus einer Zink- und Kupfer-Halbzelle integriert in einen Stromkreis mit einer Glühlampe als Verbraucher. Das zentrale Anliegen der Animation ist das Veranschaulichen der chemischen Vorgänge an den Elektroden mit Teilchenmodellen beim Schließen des Schalters (Stromkreis geschlossen) und der Elektronenfluss von der Zink- zur Kupferhalbzelle.
Um allen Schülerinnen und Schülern vor dem Starten der Animation den Aufbau und die verwendeten Stoffe klar mit Namen und Formeln bewusst zu machen, kann über das Menü (rechts außen) eine Beschriftung eingeblendet und der Aufbau des galvanischen Elements besprochen werden.
Beim Schließen des Stromkreises durch Anklicken des Schalters startet die Teilchenmodellanimation. In der linken Halbzelle werden auf der Zinkelektrode Zinkatome eingeblendet und zu Zinkionen oxidiert. Zinkionen gehen in Lösung (Auflösung). Elektronen bewegen sich über den außen angelegten elektrischen Leiter zur Glühlampe und von dort zur Kupferelektrode in der rechten Halbzelle. An der Kupferelektrode werden Kupferionen aus der Lösung zu Kupfer reduziert. Entstandene Kupferatome werden auf der Kupferelektrode ausgeblendet (Abscheidung).
Technische Information zur Animation:
Als Voraussetzung für den Einsatz der Animation im Unterricht benötigt man einen Computer oder ein Tablet sowie einen Internetzugang. Bei einer Präsentation ist die Steuerung über die Space-Taste zum Starten und Anhalten der Animation sehr praktisch. Über die Pfeiltasten nach rechts bzw. nach links können jeweils einige Bilder vor- bzw. zurückgesprungen werden. So können Oxidations- und Reduktionsvorgang langsam abgespielt werden und im Sinne des Arbeitsblattes in Reaktionsgleichungen übertragen werden.
