Galvani-Spannung

Galvani-Potential $\phi$, Volta-Potential $\psi$ und Oberflächenpotential $\chi$ in einer Phase. Die entsprechenden Spannungen ergeben sich als Differenzen der jeweiligen Potentiale zwischen zwei Phasen.

In der Elektrochemie versteht man unter Galvani-Spannung (Galvani-Potential) nach Luigi Galvani den Unterschied des inneren elektrischen Potentials zweier Phasen z. B. Metall oder Lösung (innerer elektrischer Potentialunterschied). Diese Spannung ist nicht messbar und entsteht an den Phasengrenzflächen.

Wenn zwei ionische Lösungen, die durch eine für Ionen durchlässige Membran getrennt sind, im Gleichgewicht stehen, entspricht die Galvani-Spannung zwischen diesen beiden Phasen dem Donnan-Potential. Das Galvani-Potential einer Phase steigt mit der Tendenz der Teilchen, Elektronen abzugeben.

Ein Beispiel für die Galvani-Spannung ist der Unterschied zwischen dem inneren elektrischen Potential einer Elektrode (ein fester Leiter) und dem inneren elektrischen Potential eines Elektrolyten (flüssig). Inneres Potential deutet hierbei an, dass das Potential an einem Punkt innerhalb der Phase gemeint ist, nicht etwa in der Nähe eines Phasenüberganges. Im (stromlosen) elektrochemischen Gleichgewicht beider Phasen stimmen die elektrochemischen Potentiale ${\overline {\mu }}$ der Ionen in beiden Phasen (1 und 2) überein:

${\overline {\mu }}_{1}={\overline {\mu }}_{2}\Leftrightarrow \phi _{1}-\phi _{2}={\frac {\mu _{1}-\mu _{2}}{fF}}$,

wobei F die Faraday-Konstante und f die Ionenladung einer Ionensorte ist. $\Delta \phi :=\phi _{1}-\phi _{2}$ ist die Galvani-Spannung.

Zusammen mit der als Volta-Spannung bezeichneten Differenz der äußeren elektrischen Potentialen ergibt sich die gesamte Potentialdifferenz zwischen zwei Phasen. Das äußere elektrische Potential ist auf die Überschussladungen entgegengesetzten Vorzeichens an den Phasengrenzen zurückzuführen.

Die verschiedenen Arten der Potentialdifferenzen spielen bei der exakten Behandlung von Galvanischen Zellen eine Rolle.

Quellen

• Gerd Wedler: Lehrbuch der Physikalischen Chemie. VCH, Weinheim 1987, ISBN 3-527-26702-6