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Zitat von »Mikhail«

Guten Abend allerseits!

Im Anhang findet man die Erklärung zu der Nernstgleichung. Überall wird erklärt dass die Nernstgleichung verschiedene Formen hat. Mich irritiert einmal das + und einmal das -.


Wenn ich die EMK, bzw die Spannung unter nicht-Standardbedingungen ausrechnen will, rechne ich E0 (also Standardpotential) PLUS die Nernstgöeichung oder E0 MINUS die Nernstgleichung?

Die Darstellung in der angehängten Datei ist nicht präzise genug . Ich versuche, die Zusammenhänge an einer möglichst einfachen Reaktion zu zeigen :

Gegeben sei die folgende Reaktion : \[A \ + \ B^+ \ -> \ A^+ \ + \ B \] Also mit den folgenden Teilreaktionen :
Reduktion : \[ B^+ \ \ + \ e^- \ -> \ B \] Oxidation : \[ A \ -> \ A^+ \ + \ e^- \] Dann lauten die Nernstgleichungen für die Teilreaktionen gemäß : \[E \ = \ E^0 \ + \ \frac{R \ T}{F} \ \ ln \frac {a(Ox)}{a(Red)} \]\[E(Red) \ = \ E^0(Red) \ + \ \frac{R \ T}{F} \ \ ln \frac {a(Ox)}{a(Red)} \]\[E(Ox) \ = \ E^0(Ox) \ + \ \frac{R \ T}{F} \ \ ln \frac {a(Ox)}{a(Red)} \]\[E(B^+/B) \ = \ E^0(B^+/B) \ + \ \frac{R \ T}{F} \ \ ln \frac {a(B^+)}{a(B)} \]\[E(A^+/A) \ = \ E^0(A^+/A) \ + \ \frac{R \ T}{F} \ \ ln \frac {a(A^+)}{a(A)} \] Zusammenfassen der beiden Gleichungen gemäß der allgemein gültigen Beziehung E = E(Red) - E(Qx) : \[E \ = \ E^0 \ + \ \frac{R \ T}{F} \ \ ln \frac {a(B^+) \ \cdot \ a(A)}{a(B) \ \cdot \ a(A^+)} \] Wenn man nun im Argument des Logarithmus Zähler und Nenner vertauscht, so ändert sich das Vorzeichen vor dem logarithmischen Term : \[E \ = \ E^0 \ - \ \frac{R \ T}{F} \ \ ln \frac {a(B) \ \cdot \ a(A^+)}{a(B^+) \ \cdot \ a(A)} \]

Im Übrigen: Wenn man von den Standardbedingungen auch insofern abweicht , das T nicht gleich 298 K ist, dann ist zu beachten, dass auch die Standardpotenziale von der Temperatur abhängig sind. Die Temperaturabhängigkeit von E sich also nicht nur auf das T in (RT/zF) beschränkt.

Gruß FKS

Zitat von »Mikhail«

In beiden Zellen findet eine und die selbe Reaktion statt?
Red (Kathode): 2H+ + 2e- ----> H2
Ox (Anode): 2H+ + 2e- ----> H2

Die Aufgabe bezieht sich auf ein so genanntes Konzentrationselement. Dessen Spannung resultiert ausschließlich aus verschiedenen Werten von Aktivitäten (Konzentrationen) der Reaktionspartner , weil die Standardpotenziale bei der Differenzbildung E = E(Red) - E(Ox) wegfallen.

Die Halbzellenreaktionen sind insofern nicht gleich, als die Halbzellenreaktionen in entgegengesetzter Richtung ablaufen. An der Kathode in Reduktionsrichtung und an der Anode in Oxidationsrichtung: Im gegebenen Fall also \[ Anode \ : \ H_2 \ -> \ 2 \ H^+ \ + 2 \ e^-\]\[ Kathode \ : \ 2 \ H^+ \ + 2 \ e^- \ -> \ H_2\]

Nernst - Gleichung nach Subtraktion und Kürzen : \[ E \ = \ E(Red) \ - \ E(Ox) \ = \ \frac {R \ T}{2 \ F} \ \ln \ \frac {c^2(H^+_ {Kathode})}{c^2(H^+_{Anode})}\] \[ E \ = \ E(Red) \ - \ E(Ox) \ = \ \frac {R \ T}{ F} \ \ln \ \frac {c(H^+_ {Kathode})}{c(H^+_{Anode})}\]

Gruß FKS

Zitat von »Mikhail«

Verstehe ich das richtig dass wenn da steht 0,1 mol AgNO3 und 0,00001 mol AgNO3 die Zelle mit der niedrigen Konzentration ist die Kathode(-), also die Donatorzelle und die mit der hohen Konzentration die Anode(+), also die Akzeptor-Zelle? Also fließt Strom immer von der niedrigen Konzentration zu der hohen Konzentration?

Da ich so etwas nicht mehr im Kopf behalten kann, überlege ich mir das anders.

1. Möglichkeit : In einer funktionierenden galvanischen Zelle laufen die Vorgänge immer so ab, wie sie auch ohne elektrochemische Reaktionsführung ablaufen würden . Im Fall eines Konzentrationselements also immer so, dass sich die Konzentrationsunterschiede ausgleichen . Hier speziell also die hohe H+ - Konzentration kleiner und die niedrige H+ Konzentration größer wird: \[ Hohe \ c(H^+) \ wird \ kleiner \ : \ 2 \ H^+ \ + \ 2 \ e^- \ -> \ H_2 \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \] also durch Reduktion und somit an der Kathode.

2. Möglichkeit : Die EMK , wie auch die Zellspannung eines funktionierenden galvanischen Elements ergibt sich stets positiv. Wenn sich also die EMK eines Konzentrationselements negativ ergibt, dann sollte man überlegen. ob das das spannungsbestimmende Konzentrationsverhältnis im logarithmischen Term der NERNST - Gleichung nicht umgekehrt werden muss.

Gruß FKS