Weston-Element

Historisches Weston Normalelement

Das Weston-Normalelement ist eine spezielle galvanische Zelle und wurde früher zur Festlegung der elektrischen Spannung , welche in Volt gemessen wird, benutzt. Sie wurde ab 1911 zur allgemeinen Festlegung der elektromotorischen Kraft benutzt.

Diese elektrochemische Zelle wurde 1893 von Edward Weston (1850–1936) erfunden.

Sie besteht aus zwei unterschiedlichen Elektroden in einer gesättigten Cadmiumsulfatlösung (CdSO₄) deren Sättigung durch beigegebene Cadmiumsulfatkristalle aufrechterhalten wird. Von den beiden Elektroden besteht eine aus Quecksilber und die andere aus Cadmiumamalgam, einer metallischen Verbindung von Cadmium und Quecksilber. Der Cadmiumanteil in der Amalgamelektrode beträgt 12 bis 13%. Bei Stromdurchgang wandern Cadmiumionen zur positiven Quecksilberelektrode. Damit es dort nicht legiert und dadurch beide Elektroden mehr oder weniger gleich werden, befindet sich über der Quecksilberelektrode eine Mischung von Quecksilberoxydulsulfat (Hg₂SO₄) und Cadmiumsulfatkristallen. Die Cadmiumionen bilden dann bei Stromdurchgang mit dem Quecksilberoxydulsulfat metallisches Quecksilber und Cadmiumsulfat:

Cd + Hg₂SO₄ = CdSO₄ + 2Hg

Zwischen diesen beiden Elektroden bildet sich bei einer Temperatur von 20 °C eine Referenzspannung von:

U_N = 1,01865 V

welche an den Anschlussklemmen abgegriffen werden kann. Die Spannung zeigte bei diesem Element nur eine relativ geringe Temperaturabhängigkeit.

Seit 1990 wird die Referenz der elektrischen Spannung für die praktische Messung nicht mehr durch elektrochemische Normalelemente gebildet. Sie wird festgelegt durch den quantenmechanischen Josephson-Effekt, wovon sich die Größe der elektrischen Spannung durch eine wesentlich genauere Frequenzmessung ableiten lässt.

Literatur

Adolf Thomälen, Kurzes Lehrbuch der Elektrotechnik, Verlag von Julius Springer, 9. Auflage, 1922 (keine ISBN)