Transcript Normalpotenziale(E1-1)

Die Standard-WasserstoffElektrode
(Standard – Elektrodenpotenziale und ihre
Anwendungen)
Dr. Gerd Gräber
Studienseminar Heppenheim
Ergebnisse aus der Zitronenbatterie
(Fotos- Sammlung am Smartboard)
Beobachtungen:
Fragen/ Deutungen:
Beispiel: Zink/Kupfer
U= - 0,76V
- Pol: Zn
-> Zn2+(aq) + 2e- (Ox.)
Probleme:
 Cu2+ - Ionen sind in der Zitrone an der
Kupferelektrode nur in ganz geringer Konzentration
vorhanden!
 Welche Teilchen werden dann reduziert?
+ Pol: 2H+(aq) + 2e- ->
(aus der Säure!)
H2(g) (Red.)
Beispiel:
Magnesium/Kupfer
U= - 2,36V
- Pol: Mg ->
Mg2+(aq) + 2e- (Ox.)
+ Pol: 2H+(aq) + 2e- ->
aus der Säure!
H2(g) (Red.)
Diese Reaktion setzt sogar schon dann ein, wenn
das Mg-Band in die Zitronensäure getaucht wird
(vgl. Beobachtungen!)
 Diese Reaktion nimmt man nun zur Grundlage, die
Stoffe in der Redoxreihe zahlenmäßig nach
steigender Spannung anzuordnen!

Die Standard-Wasserstoff- Elektrode
(Halbzelle)
- DIN A4 quer!-
Wasserstoffgas p= 1013 hPa
Platinelektrode von H2(g)
umspült
Wässrige Säurelösung:
C(H+) = 1mol/L (25°C)
Halbzellenreaktion (H2/ 2H+):
2H+(aq) + 2e- - >
H2(g)
Die Standard-Wasserstoff- Halbzelle kombiniert man nun mit der
entsprechenden Halbzelle aus einem Metall und seiner
Metallsalzlösung (C = 1mol/L)
V
Filterpapier mit Salzlösung
Stromschlüssel (wie Diaphragma)
Halbzellenreaktion (z.B. Me/Me2+):
Halbzellenreaktion (H2/ 2H+):
2H+(aq) + 2e- - >
H2(g)
Me -> Me 2+(aq) + 2e-
Potenziale von Halbzellen, bei welchen Elektronen
frei werden, wenn sie mit der Standard – WasserstoffElektrode kombiniert werden, erhalten ein negatives
Vorzeichen:
z.B.: Mg/Mg 2+:
- Pol: Mg(s)
-> Mg 2+ (aq) + 2e-
+ Pol: 2H+(aq) + 2e- -> H2(g)
U0H = - 2,34V (Standard- Elektrodenpotenzial Mg/Mg 2+)
Solche Halbzellen wirken auf das System H2/2H+
reduzierend
Potentiale von Halbzellen, bei welchen Elektronen
aufgenommen werden, wenn sie mit der Standard –
Wasserstoff- Elektrode kombiniert werden, erhalten
ein positives Vorzeichen:
z.B.: Cu/Cu 2+:
- Pol: H2(g)
-> 2H+(aq) + 2e-
+ Pol: Cu 2+ (aq) + 2e- -> Cu(s)
U0H = +0,35V (Standard- Elektrodenpotenzial Cu/Cu 2+)
Solche Halbzellen wirken auf das System H2/2H+
oxidierend
Diese sog. Standard- Elektrodenpotenziale sind in
tabellierter Form vorhanden (vgl. Kopien!)
- Die Doppelpfeile deuten die Möglichkeiten für Hin- und Rückreaktion an (chemisches Gleichgewicht) -
Anwendungen der StandardWasserstoff-Elektrode:
Daniell-Element:
1. – Pol: Zn0(s)
-> Zn2+ (aq) +2eStandard-Elektrodenpotenzial: U0H (Donator) = - 0,76V
2. +Pol: Cu 2+ (aq) + 2e- -> Cu0 (s)
Standard-Elektrodenpotenzial: U0H (Akzeptor) = + 0,35V)
Zellspannung
1,1V = + 0,35V – (-0,76V)
Zellspannung einer galvanischen Zelle:
U= U0H (Akzeptor) – U0H (Donator)
Aus den Standard-Elektrodenpotenzialen der
Wasserstoffelektrode lassen sich die Zellspannungen
galvanischer Zellen berechnen:
Zellspannung einer galvanischen Zelle:
U= U0H (Akzeptor) – U0H (Donator)
Aufgaben: Berechne die Zellspannungen von folgenden
galvanischen Zellen:
a) Cu/Cu 2+ // Ag +/Ag U= 0,8V- 0,35V=0,45V
b) Cu/Cu 2+ // Fe 2+/Fe
U= 0,35V- (-0,44V=0,79V
c) Zn/Zn 2+ // Fe 2+/Fe
U= -0,44V- (-0,76V)= 0,32V
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MM 14.11.2010: BASF baut Batterieteile
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