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Donnerstag, 24. April 2014, 21:06

effektive Zersetzungsspannung - Elektrolyse

Hallo,

ich hätte ein paar Fragen zu meiner letzten Analytik Übung:

1. Aufgabe)

"Betrachten Sie die Zelle

\[Cd(s)/CdCl_{2} (aq; 0,167M)/ AgCl(s)/Ag(s) \]

mit den Normalpotentialen \[ E^{o} =(Cd^{2+}/Cd)=-0,4V \]
und\[ E^{o} =(Ag^{+}/Ag)=0,22V
\]

Welche Spannung müssen Sie anlegen, um Cadmium abzuscheiden bei einem Zellwiderstand von 6,42 Ohm und einem Strom von 28,3 mA?"

Hier der uns gegebene Lösungsweg:

E(z)=(E(a) - E(k)) + IR

E(z)=-0,64V + (6,42 ohm * 28,3 mA)

E(z)=-0,46

Hier nun meine Frage: Wenn doch gefragt ist, "welche Spannung [man] anlegen [muss]", ist dann nicht die effektive Zersetzungsspannung gefordert? Das wäre doch die Definition der effektiven Zersetzungsspannung, oder? Nämlich die Spannung, die nötig ist, um einen Stoff abzuscheiden. Berechnet haben wir aber die thermodynamische Zersetzungsspannung, oder?



2. Frage)

Ich hätte dann noch eine Frage zu der Formel der effektiven Zersetzungsspannung:
\[U_{z} (effektiv)= U_{z}(theoretisch)+ Ueberspannung \]

was gleich:

\[U_{z} (effektiv)= EMK+ Ueberspannung+ IR \]

Frage: Warum wurde das ohmsche Gesetz noch mitrein genommen? Die effektive Zellspannung, ist doch der Beginn des Stromflusses, also die Spannung ab welcher Strom fließen könnte, weshalb noch hier noch kein ohmscher Widerstand im äußeren Stromkreis wirkt, oder?

Dann noch eine dumme triviale Frage zum Schluss: Nach den obigen Formeln, muss die theoretische Zersetzungsspannung doch Die EMK + IR sein, oder?

Vielen Dank im Voraus!

  • »Auwi« ist männlich
  • »Auwi« ist ein verifizierter Benutzer

Beiträge: 226

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2

Donnerstag, 24. April 2014, 21:53

Damit zunächst einmal in einem äusseren Stromkreis kein Strom fließt, muß exakt die theoretische EMK des Elementes angelegt werden. Wenn jetzt eine Elektrolyse durchgeführt werden soll, dann muß zusätzlich noch eine Spannung draufgelegt werden, um einen Stromfluß gegen den elektrischen Widerstand der Zelle zu erreichen. Das hat mit einem Widerstand im äusseren Stromkreis nichts zu tun. Um eine bestimmte Stromstärke in einem Verbraucher mit dem Widerstand R zu erreichen, ist eine Spannung von U= R*I notwendig, die also zusätzlich zur EMK des Elementes aufgebracht werden muß.
Bei der EMK der Zelle müssen natürlich die vorhandenen Konzentrationen der Elektrolyte mit eingerechnet werden.
Das ÜPotential der Ag Halbzelle beträgt 0,22 V
Das der Cd Halbzelle unter Berücksichtigung der Konzentration -0,423 V
Die EMK der Zelle beträgt also 0,22 V + 0,423 V = 0,643 V
Zusätzlich muß noch eine Spannung von 6,42 Ohm * 0,0283 Ampere = 0,182 V aufgebracht werden.

Die Elektrolysespannung beträgt also 0,825 V

3

Samstag, 26. April 2014, 13:46

Danke,das war eine echt gute Erklärung!

Kann mir auch noch jemand erklären, warum wir bei der ersten Aufgabe die Überspannung rausgelassen haben? Es war ja eigentlich nach der Spannung gefragt, die nötig ist, um Cadmium abzuscheiden.

  • »Auwi« ist männlich
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Beiträge: 226

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4

Samstag, 26. April 2014, 15:30

Das ist die notwendige Spannung, damit überhaupt erst einmal überhaupt "Gleichgewicht " herrscht. Im Gleichgewicht reicht dann (theoretisch) eine unendlich kleine Mehrspannung dU , um die Abscheidung zu bewirken.
Damit ist noch nichts gesagt über die zusätzliche Spannung, um eine bestimmte Abscheidungsrate zu erzielen, denn die hängt von vielen Faktoren ab, die ja nicht bekanntgegeben wurden.

Verwendete Tags

Elektrolyse, Zersetzungsspannung

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