Nernst-Gleichung und die Konzentrationsabhängigkeit des Elektrodenpotenzials
Die Nernst-Gleichung wird verwendet, um das Elektrodenpotential in elektrochemischen Systemen wie Batterien zu berechnen. Sie berücksichtigt die Konzentrationsabhängigkeit der Redoxpaare. Möchtest du lernen, wie man die Formel anwendet? Dann erfahre mehr dazu in diesem Text! Spannend, oder?
- Die Nernst-Gleichung und die Konzentrationsabhängigkeit des Elektrodenpotentials
- Nernst-Gleichung – Definition
- Galvanisches Element – Definition
- Anwendung der Nernst-Gleichung am Beispiel des Daniell-Elements
- Ausblick – das lernst du nach Nernst-Gleichung und die Konzentrationsabhängigkeit des Elektrodenpotenzials
- Zusammenfassung der Nernst-Gleichung und der Konzentrationsabhängigkeit des Elektrodenpotentials
- Häufig gestellte Fragen zum Thema Nernst-Gleichung und Konzentrationsabhängigkeit des Elektrodenpotentials
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Grundlagen zum Thema Nernst-Gleichung und die Konzentrationsabhängigkeit des Elektrodenpotenzials
Die Nernst-Gleichung und die Konzentrationsabhängigkeit des Elektrodenpotentials
Hast du dich schon einmal gefragt, wie genau ein pH-Meter zur Messung des pH-Werts funktioniert? Oder wie man die Spannung einer Batterie ermittelt? In beiden Fällen hilft dir die Nernst-Gleichung. Durch sie wird die Konzentrationsabhängigkeit des Elektrodenpotentials (beispielsweise in einer galvanischen Zelle) beschrieben. Was man darunter versteht und wie man die Gleichung anwendet, lernst du im Folgenden.
Wusstest du schon?
Die Nernst-Gleichung ist nicht nur nützlich für Stromkreise und Batterien. Sie erklärt auch die chemischen Prozesse in deinem Gehirn! Ohne diese Gleichung könnten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nicht verstehen, wie Nervenzellen elektrische Signale senden, die deine Gedanken und Bewegungen steuern.
Nernst-Gleichung – Definition
Die Nernst-Gleichung ist eine Formel zur Berechnung des Elektrodenpotentials, das Auskunft über die elektrische Spannung gibt, die zwischen zwei Elektroden besteht. Damit kann zum Beispiel die elektrische Spannung ermittelt werden, die eine Batterie liefert.
Das Elektrodenpotential zeigt eine Konzentrationsabhängigkeit, wobei die Konzentrationen der Stoffe der Redoxpaare gemeint sind, welche an der chemischen Reaktion der Elektroden beteiligt sind. Einfach erklärt, ändert sich das Elektrodenpotential je nach Konzentration des Redoxpaares. Eine Erklärung für diese Konzentrationsabhängigkeit des Elektrodenpotentials wird durch die Nernst-Gleichung ausgedrückt.
Die historische Nernst-Gleichung wurde von Walther Nernst hergeleitet und lautet wie folgt:
$E = E_0 + \frac{RT}{zF} \cdot ln\left(\frac{c_\text{Ox}}{c_\text{Red}}\right)$
mit
- $E$: Elektrodenpotential
- $E_0$: Standardelektrodenpotential, ablesbar aus der elektrochemischen Spannungsreihe
- $R$: universelle Gaskonstante; $\ce{R= \pu{8,314 J//mol*K}}$
- $T$: absolute Temperatur in Kelvin
- $z$: Anzahl der übertragenen Elektronen
- $F$: Faraday-Konstante; $F = \pu{96485,3365 C//mol}$
- $c_\text{Ox}$ = Konzentration der oxidierten Form (des Redoxpaares)
- $c_\text{Red}$ = Konzentration der reduzierten Form (des Redoxpaares)
Der Wert des Elektrodenpotentials $E$ ist demnach linear abhängig vom natürlichen Logarithmus des Verhältnisses zwischen den Konzentrationen der oxidierten und der reduzierten Form der Stoffe, die ein Redoxpaar bilden.
Kennst du das?
Vielleicht hast du schon einmal bemerkt, dass rostige Nägel weniger stabil sind als neue. Der Rostprozess zeigt, wie die Konzentration von Eisenionen in der Umgebung das Potenzial des Eisens beeinflusst. In der Chemie hilft dir die Nernst-Gleichung zu verstehen, wie die Veränderung der Ionen-Konzentration das Elektrodenpotenzial beeinflusst. So kannst du besser nachvollziehen, warum Metalle wie Eisen rosten.
Galvanisches Element – Definition
Die Nernst-Gleichung findet vor allem bei der Berechnung der elektrischen Spannung eines galvanischen Elements, beispielsweise einer Batterie, Anwendung. Ein galvanisches Element wird auch galvanische Zelle oder galvanische Kette genannt. Unter den Begriffen des galvanischen Elements wird jede Kombination von zwei verschiedenen Elektroden mit einem Elektrolyten verstanden.
Es findet eine Redoxreaktion statt, wobei die Oxidationsreaktion und die Reduktionsreaktion räumlich voneinander getrennt werden. Die beiden Elektroden, die je ein Halbelement darstellen, sind über einen Leiter und eine Elektrolytbrücke miteinander verbunden. Der Leiter ermöglicht einen Elektronenfluss von der einen zur anderen Elektrode – also einen Stromfluss. So kann das galvanische Element chemische Energie in elektrische Energie umwandeln. Diese elektrische Energie kann in Form einer Spannung bzw. eines Elektrodenpotentials ausgedrückt werden. Es handelt sich dabei um die Potentialdifferenz, die sich aus der Oxidations- und der Reduktionsreaktion zwischen den beiden Elektroden ergibt. Der Wert der elektrischen Spannung hängt dabei von der Art der verwendeten Metalle, ihren Standardpotentialen und den Konzentration der Ionen in der Elektrolytlösung ab. Eingesetzt wird das galvanische Element z. B. in Batterien und Akkumulatoren.
Galvanisches Element – Beispiel Zink und Kupfer
Im Folgenden wird am Beispiel des galvanischen Elements von Zink und Kupfer der Aufbau, das Funktionsprinzip und der entscheidende Reaktionsvorgang erklärt. Das galvanische Element mit Elektroden aus Zink und Kupfer wird auch Daniell-Element genannt.
Beginnen wir mit dem Aufbau: Die Zink- und die Kupferelektrode stellen jeweils ein Halbelement dar. Die beiden Halbelemente sind räumlich voneinander getrennt und nur über eine Salzbrücke (eine Röhre mit Salzlösung) verbunden. Zink stellt die Anode dar und ist negativ gepolt. Die Kupferelektrode ist die Kathode und positiv gepolt. In jedem Halbelement befindet sich eine Elektrolytlösung. Die Zinkelektrode ist in Zinksulfatlösung und Kupfer in Kupfersulfatlösung getaucht. Die Salzbrücke ist durchlässig für die negativ geladenen Sulfationen $\left( \ce{SO4^{2-}} \right)$.
Die beiden Elektroden aus Zink und Kupfer sind über einen Leiter miteinander verbunden. Die elektrische Spannung, die über dieser Verbindung auftritt, wird mit einem Voltmeter abgegriffen. So kann das Elektrodenpotential bzw. die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden gemessen werden. Die Elektronen wandern von der Anode zur Kathode – also von der Zink- zur Kupferelektrode. Diese Wanderung der Elektronen von der einen zur anderen Elektrode stellt den Stromfluss dar, der durch die elektrische Spannung zustande kommt.
Die folgende Abbildung zeigt den Aufbau sowie die Teilreaktionen der Redoxreaktion, die an den Halbelementen räumlich getrennt voneinander stattfinden.
In dem Halbelement der Zinkelektrode (Halbelement 1) findet eine Oxidationsreaktion von elementarem Zink zu Zinkionen statt:
$\ce{Zn -> Zn^{2+} + 2e-}$
In dem Halbelement der Kupferelektrode (Halbelement 2) läuft eine Reduktionsreaktion von Kupferionen zu elementarem Kupfer ab:
$\ce{Cu^{2+} + 2e- -> Cu}$
Die Abbildung enthält auch zwei kleine Eselsbrücken: Die weiß markierten Stellen in den Beschriftungen Anode und Kathode zeigen dir, wie du die beiden Elektroden jeweils dem Minus- und Pluspol zuordnen kannst.
Anwendung der Nernst-Gleichung am Beispiel des Daniell-Elements
Wir haben jetzt das galvanische Element am Beispiel von Zink und Kupfer kennengelernt. Anhand dieses Beispiels zeigen wir nun die Anwendung der Nernst-Gleichung und deren Herleitung.
Die Konzentration der Kupfer- und Zinkionen sowie die Temperatur sind gegeben. Weil es sich bei Zink und Kupfer um elementare Stoffe handelt, kann die Konzentration des reduzierten Stoffs $\left( c_\text{Red} \right)$ jeweils auf $\pu{1 mol//l}$ festgelegt werden. Die Standardelektrodenpotentiale $\left( E_0 \right)$ der beiden Elemente Zink und Kupfer können der elektrochemischen Spannungsreihe entnommen werden. Die Werte für die universelle Gaskonstante $\left( R \right)$ und die Faraday-Konstante $\left( F \right)$ sind in jedem gängigen Tafelwerk zu finden. Die Spannung des galvanischen Elements können wir nun mithilfe der Nernst-Gleichung in fünf Schritten berechnen:
1. Schritt: bekannte bzw. gegebene Größen notieren
$\ce{Cu^{2+}/Cu}$-Redoxpaar:
- $c_\text{Ox}\left(\ce{Cu^{2+}}\right) = \pu{0,5 mol//l}$
- $c_\text{Red}\left(\ce{Cu}\right) = \pu{1 mol//l}$
- $E_0 = \pu{0,35 V}$
$\ce{Zn^{2+}/Zn}$-Redoxpaar:
- $c_\text{Ox}\left(\ce{Zn^{2+}}\right) = \pu{0,3 mol//l}$
- $c_\text{Red}\left(\ce{Zn}\right) = \pu{1 mol//l}$
- $E_0 = \pu{-0,76 V}$
$R= \pu{8,314 J//mol*K}$
$F = \pu{96485,3365 C//mol}$
$T = \pu{293,15 K}$ (Normaltemperatur)
$z = 2$ (Bei der Redoxreaktion werden zwei Elektronen übertragen.)
2. Schritt: Nernst-Gleichung aufstellen
$E = E_0+ \frac{RT}{zF} \cdot ln\left(\frac{c_\text{Ox}}{c_\text{Red}}\right)$
3. Schritt: Nernst-Gleichung umformen bzw. vereinfachen
Wir können die Werte für $R$, $T$ und $F$ einsetzen. Außerdem ist es günstig, den natürlichen Logarithmus in den dekadischen Logarithmus umzuformen. Das geht über folgende Beziehung: $ln(x) = 2{,}303 \cdot log(x)$
Damit erhalten wir:
$E = E_0 + \frac{\pu{0,059 V}}{z} \cdot log\left(\frac{c_\text{Ox}}{c_\text{Red}}\right)$
Wenn wir jetzt noch berücksichtigen, dass $c_\text{Red} = \pu{1 mol//l}$ gilt, dann kürzen sich die Einheiten und der Zahlenwert des Bruchs entspricht dem Zahlenwert des Nenners.
4. Schritt: Halbzellenspannung berechnen, jeweils für Kupfer und Zink
Wir setzen die bekannten bzw. gegebenen Größen in die umgeformte Nernst-Gleichung ein:
| $\ce{Cu^{2+} + 2e^{-} -> Cu}$ | $\ce{Zn -> Zn^{2+} + 2e^{-}}$ |
|---|---|
| $E = \pu{0,35 V} + \frac{\pu{0,059 V}}{2} \cdot log \left( \pu{0,5} \right)$ ${E = \pu{0,341 V}}$ |
$E = \pu{-0,76 V} + \frac{\pu{0,059 V}}{2} \cdot log \left( \pu{0,3} \right)$ ${E = \pu{-0,775 V}}$ |
5. Schritt: Spannung $U$ berechnen
Um die Spannung bzw. das Elektrodenpotential der galvanisches Elements zu erhalten, berechnen wir die Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden. Dazu subtrahieren wir die Halbzellenspannung des unedleren Elements – also von Zink – von der Halbzellenspannung des edleren Elements – also von Kupfer:
$U = E_\text{Kupfer} - E_\text{Zink} = \pu{0,341 V} - \pu{(-0,775 V) = \pu{1,12 V}}$
Das galvanische Element aus Kupfer und Zink erzeugt folglich eine Spannung von $\pu{1,12 V}$.
Die Konzentrationsabhängigkeit des Elektrodenpotentials ist in unserem Beispiel mit den beiden Feststoffen Zink und Kupfer durch die Konzentration $c_\text{Ox}$ in der vereinfachten
Fehleralarm
Manchmal wird vergessen, dass die Nernst-Gleichung auf bestimmte Standardbedingungen normiert ist. Bei Änderung der Bedingungen muss sie entsprechend angepasst werden.
Ausblick – das lernst du nach Nernst-Gleichung und die Konzentrationsabhängigkeit des Elektrodenpotenzials
Erweitere dein Wissen über chemische Reaktionen mit Elektrolyse als erzwungene Redoxreaktion. Oder hast du Lust zu lernen, wie Energie in Chemie umgesetzt wird? Dann wäre freie Enthalpie und chemisches Gleichgewicht etwas für dich. Viel Spaß!
Zusammenfassung der Nernst-Gleichung und der Konzentrationsabhängigkeit des Elektrodenpotentials
- Die Nernst-Gleichung stellt eine Formel dar, mit der das Elektrodenpotential bzw. die Potentialdifferenz zwischen zwei Elektroden berechnet werden kann. Diese ist gleichbedeutend mit der elektrischen Spannung, die beispielsweise von einem galvanischen Element erzeugt werden kann.
- Die Nernst-Gleichung lautet $E = E_0 + \frac{RT}{zF} \cdot ln\left(\frac{c_\text{Ox}}{c_\text{Red}}\right)$. Sie kann zur Form $E = E_0 + \frac{\pu{0,059 V}}{z} \cdot log \left(\frac{c_\text{Ox}}{c_\text{Red}}\right)$ vereinfacht werden, wenn es sich bei den Elektrodenmaterialien um Feststoffe handelt. Dabei ist $z$ die Anzahl der Elektronen, die in der Redoxreaktion zwischen den Redoxpaaren übertragen werden.
- Die zwischen den Elektroden bestehende Spannung $U$ ergibt sich aus der Differenz der Elektrodenpotentiale der beiden Halbzellen.
- Die Konzentrationsabhängigkeit des Elektrodenpotentials wird durch die Nernst-Gleichung berücksichtigt, zeigt sich allerdings oft nur in geringem Maße.
Häufig gestellte Fragen zum Thema Nernst-Gleichung und Konzentrationsabhängigkeit des Elektrodenpotentials
Transkript Nernst-Gleichung und die Konzentrationsabhängigkeit des Elektrodenpotenzials
Hallo! Akkus und Batterien machen uns das Leben leichter. Durch sie wird Strom transportabel. Grundprinzip dieser Systeme ist immer ein galvanisches Element. Wir wollen uns heute ansehen, welche Zusammenhänge es in so einem galvanischen Element gibt und wie sich die Konzentration der Ionen auf die Spannung auswirkt. Hilfsmittel zur Berechnung ist die Nernstsche Gleichung, die ich euch heute näher vorstellen möchte. Als erstes wollen wir uns nochmal ein galvanisches Zelle anschauen. Bekanntestes Beispiel ist das Daniell-Element. Dieses besteht aus zwei Halbzellen, in denen zwei Elektroden aus unterschiedlichen Metallen in eine Elektrolytlösung tauchen. Das Daniell-Element besteht aus einer Kupfer- und einer Zink-Elektrode, welche jeweils in eine Kupfersulfat- bzw. eine Zinksulfat-Lösung tauchen. Nun weißt du ja bereits, dass die chemischen Reaktionen, die einem galvanischen Element zugrunde liegen, Redoxreaktionen sind. Das bedeutet, es werden Elektronen aufgenommen und abgegeben. Mit dem Elektronenfluss, der hier entsteht, ist man in der Lage elektrische Geräte für einen gewissen Zeitraum mit Strom zu versorgen. Im Fall des Daniell-Elements werden zweiwertige Kupferionen zu elementarem Kupfer reduziert. Bei diesem Prozess werden also 2 Elektronen benötigt. Außerdem wird elementares Zink zu zweiwertigen Zink-Ionen oxidiert, wobei die 2 Elektronen frei werden.
Wir wollen uns nun anschauen, welchen Einfluss die Konzentrationen der Ionen, welche sich in der Lösung befinden, auf die erzeugte Spannung haben. Dies kannst du mit der Nernstschen Gleichung ganz leicht überprüfen.
Mit dieser Gleichung lässt sich das Potential E eines galvanischen Elements berechnen. Zunächst benötigen wir das Standardpotenzial der verwendeten Redoxpaare E null. Diese lassen sich der elektrochemischen Spannungsreihe entnehmen. Für das Redoxpaar Kupfer-zwei-plus-Kupfer beträgt es 0,34 Volt und für Zink-zwei-plus-Zink beträgt es -0,76 Volt. Als nächstes benötigst du R, die universelle Gaskonstante und F, die Faraday-Konstante. R und F kannst du dem Tafelwerk entnehmen. Mal angenommen, wir machen unsere Untersuchungen bei Raumtemperatur, man spricht auch von der Standardtemperatur, dann lässt sich für T gleich 293,15 Kelvin, also 20 °C einsetzen.
Diese Gleichung lässt sich noch ein bisschen vereinfachen. Wie du ja gesehen hast, sind R,T und F konstant. Wenn dieser Teil der Gleichung schon mal ausgerechnet wird und gleich der natürliche Logarithmus in den dekadischen umgeformt wird, ergibt sich eine Gleichung, in der dann nur noch z und die Konzentration c fehlen.
Z ist in dieser Gleichung die Anzahl der übertragenen Elektronen. Im Beispiel des Daniell-Elements sind das also 2 Elektronen, damit ist z gleich 2.
Nun können wir schon die Potentiale berechnen.
Als erstes betrachten wir die Kupfer-Halbzelle. Diese soll eine Ionenkonzentration von 0.5 mol/l besitzen. Wir setzen nun alle Werte in die Nernst-Gleichung ein. Du berechnest als erstes den dekadische Logarithmus von 0,5. Für den Logarithmus benötigst du den Taschenrechner. Dann multiplizierst du den Wert mit dem Quotienten aus 0,059 und zwei. Die zwei ist die Anzahl an Elektronen, die bei dieser Reaktion übertragen werden. Anschließend addierst du noch den Wert des Standardpotentials dazu, in diesem Fall also 0,35 Volt.
Wir erhalten einen Wert von 0,3411 V.
Als nächstes berechnen wir das Potential der Zink-Halbzelle. Die Ionenkonzentration in dieser Zelle soll 0,3 mol/l betragen.
Setzen wir wieder alle unsere Werte in die Nernst-Gleichung ein. Du berechnest als erstes wieder den dekadische Logarithmus, diesmal von 0,3. Dann multiplizierst du den Wert mit dem Quozienten aus 0,059 und zwei. Anschließend addierst du noch den Wert des Standardpotentials also -0,76 Volt und wir erhalten einen Wert von -0,775 V.
Du hast nun die Spannungen der beiden Halbzellen. Um nun die Gesamtspannung des Elements berechnen zu können, musst du noch die Differenz bilden. Dazu subtrahierst du das Potenzial des unedleren Metalls vom Potenzial des edleren. Also rechnest du das eben berechnete Potenzial der Kupferhalbzelle minus dem Potenzial der Zinkhalbzelle.
Du setzt nun einfach die beiden berechneten Potentiale in die Gleichung ein und erhältst einen Wert von 1,12 Volt. Das bedeutet unser galvanisches Element erzeugt bei gegebener Konzentration eine Spannung von 1,12 Volt. Du hast nun also gesehen, dass die Spannung, von Batterien und Akkus nicht nur durch die Wahl der Metalle und deren Standardpotentiale bestimmt wird, sondern dass auch die Konzentrationen der Ionen die Spannung verändern. Zur Berechnung von Spannungen hast du die Nernstsche Gleichung kennen gelernt. Diese setzt sich aus den Standardpotenzialen der beteiligten Redoxpaare, aus einem konstanten Term, der Ladungszahl z und dem dekadischen Logarithmus der Konzentration zusammen. Nun kannst du ganz einfach Spannungen von galvanischen Elementen bei gegebenen Konzentrationen berechnen.
Nernst-Gleichung und die Konzentrationsabhängigkeit des Elektrodenpotenzials Übung
-
Erkläre die Elemente der Nernstgleichung.
TippsEinige Formelzeichen sind dir sicher bereits bekannt. T kennst du auch aus der Physik und c ist definiert als Stoffmenge je Volumen.
LösungUm mit einer Formel richtig rechnen zu können, ist es immer wichtig, auch die entsprechenden Formelzeichen zu kennen. E° ist das Standardpotential. Standard bedeutet, dass es unter Standardbedingungen gemessen wurde. R ist die universelle Gaskonstante und F die Faraday-Konstante. Beide Werte findest du im Tafelwerk. T kennst du sicher schon aus der Physik, T steht für die Temperatur. Die eckigen Klammern um eine Größe zeigen dir, dass hier die Konzentration des Stoffes gemeint ist. Das kleine z ist das Zeichen für die Anzahl der übertragenen Elektronen bei der Reaktion.
-
Formuliere die Gleichungen zum Daniell-Element.
TippsDie Reduktion ist die Aufnahme von Elektronen.
Das edlere Element wird reduziert, das unedlere wird oxidiert.
Kupfer ist das edlere Element.
LösungIm Daniell-Element läuft ein Redoxprozess ab. Kupfer ist das edlere Element, also werden die $Cu^{2+}$-Ionen in der Lösung zu elementarem Kupfer reduziert. Dabei werden zwei Elektronen aufgenommen. Das unedlere Zink wird gleichzeitig reduziert, aus elementarem Zink entstehen $Zn^{2+}$-Ionen unter Freigabe von 2 Elektronen.
- Oxidation: $Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2 e^-$
- Reduktion: $Cu^{2+} + 2 e^- \rightarrow Cu$
-
Bestimme bei folgenden galvanischen Elementen, welches Metall reduziert und welches oxidiert wird.
TippsDas edlere Metall wird reduziert.
Je höher das Standardpotential, desto edler das Metall.
LösungWenn zwei Halbzellen aus unterschiedlichen Metallen miteinander verbunden werden, wird immer das edlere Metall reduziert und das unedlere oxidiert. Je unedler ein Metall ist, desto geringer sein Standardpotential und je edler, desto höher. Die Standardpotentiale lassen sich in der elektrochemischen Spannungsreihe ablesen. Im ersten Fall ist also Silber edler als Eisen, daher wird Silber reduziert und Eisen oxidiert. Im zweiten Fall wird Kupfer reduziert und Lithium oxidiert und im dritten Fall wird Gold reduziert und Zink oxidiert.
-
Berechne das Potential in einer Kupferhalbzelle.
Tipps$E = E° + \dfrac{0,059 V}{z} \cdot lg \cdot c$
z ist die Anzahl der übertragenen Elektronen.
Die Einheit vom Potential ist die Einheit der Spannung.
Die Einheit ist Volt.
LösungUm die Spannung in der Halbzelle zu berechnen, setzt du die gegebenen Werte in die vereinfachte Nernstgleichung ein.
Das Standardpotential E° ist mit 0,35 V gegeben. Die Konzentration ist mit 0,1 mol/l angegeben und die Zahl der übertragenen Elektronen beträgt bei Kupfer zwei. Nun kannst du alle Werte einsetzen:
$E = 0,35 V + \dfrac{0,059 V}{2} \cdot lg \cdot 0,1 $
$E = 0,32 V~$
-
Gib an, was sich mit der Nernstgleichung berechnen lässt.
TippsDie Nernstgleichung findet Anwendung bei galvanischen Elementen.
LösungZwischen einem Metall und seiner Metallsalzlösung in einer Halbzelle entsteht ein Potential. Werden nun zwei Halbzellen miteiander verbunden, entsteht eine Differenz der Elektrodenpotenziale. Diese kannst du dann als Spannung messen. Berechnen lässt sich die Spannung in galvanischen Elementen über die Nernstgleichung.
-
Berechne die Konzentration einer Zinksalzlösung.
TippsTrage alle gegebenen Werte in die Nernstgleichung ein und stelle nach c um.
z ist für diese Reaktion 2.
$lg \cdot c = n$
$10^n = c$
Die Einheit ist mol/l.
LösungZunächst setzt du wieder alle gegebenen Werte in die Nernstgleichung ein.
$-0,8 = -0,76 V + \dfrac{0,059 V}{2} \cdot lg c$
Nun kannst du anfangen, umzuformen:
$-0,04 = \dfrac{0,059 V}{2} \cdot lg c$
$-1,3559 = lg c$
$c = 10^{-1,3559}$
$c = 0,044~frac{mol}{l}$
Elektrochemische Spannungsreihe
Die Standardwasserstoffelektrode
Die elektrochemische Zersetzung von Wasser
Elektrodenreaktionen
Brennstoffzelle
Ionenwanderung in der galvanischen Zelle
Nernst-Gleichung und die Konzentrationsabhängigkeit des Elektrodenpotenzials
Die Nernst-Gleichung – Einführung
Elektromotorische Kraft (EMK) und Elektrodenpotentiale
Elektrochemisches Potential
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Hallo Dorokurz,
es freut uns, dass Ihnen das Video gefallen.
Sie haben absolut recht. Die vereinfachte Gleichung gilt nur in einem Temperaturbereich zwischen 22 bis 26 °C (25 °C = 298,15 K). Der Fehler wurde vermerkt und wird baldmöglichst korrigiert.
Vielen Dank für den Hinweis!
Beste Grüße aus der Redaktion
Im Film wird als Standardtemperatur 20°C angegeben, tatsächlich sollten es aber 25°C sein, denn die vereinfachte Gleichung gilt bei 25°C = 278,15K.
Sehr gut nachvollziehbare Rechenbeispiele!
Hallo Mrhennig156,
edle Metalle haben die Eigenschaft, dass sie sehr reaktionsträge sind. Sie geben nur sehr schwer Elektronen ab. Im Ionenzustand sind sie aber sehr reaktiv und nehmen schnell Elektronen auf.
Liebe Grüße aus der Redaktion.
Zur Übungsaufgabe 3:
Die Textmarker sind vertauscht oder die Ergebnisse.
ZB die edlen Elemente, die oxidiert werden sind in der Farbe rosa, im Ergebnis aber grün angezeigt- Hinweis auf Reduktion?