Elektrochemie, Redoxgleichgewichte

Vorlesung Allg. Chemie 1 Universität Bern Nach "Chemie"; Charles E. Mortimer, Ulrich Müller, 10. Auflage, Thieme Verlag

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Charlotte Müller

Kartei Details

Karten	19
Sprache	Deutsch
Kategorie	Chemie
Stufe	Universität
Erstellt / Aktualisiert	27.11.2013 / 12.05.2021
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Elektrochemie

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Spontan oder extern induzierte Veränderung von Oxidationszuständen.

Oxidationszustand, Oxidationszahl

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OZ beschreiben Ladungszustände, wenn zwei Elemente unterschiedlicher EN eine Reaktion unter Ladungstransfer e^- eingehen.

höhere EN --> Akzeptor --> OZ < 0

niedrigere EN --> Donor --> OZ > 0

OZ(O) und OZ(F)

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OZ(O) = - ll

OZ(F) = - l

Reduktive Elementgewinnung

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Es wird von natürlich vorliegenden Verbindungen ausgegangen, bei Metallen v.a. Oxide (hart), Sulfide (weich)

Reduktion von M mit C

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MO_(s) + C_(s) --> M_(s) + CO_(g)

dS°_R > 0

dG_R unter dem Einfluss des äusseren Potentials

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dG_R(T) = dG°_R(T) - n F dE(T)

n: Anzahl übertragene Elektronen

dE: U[V] = [J/C] angelegte Potentialdifferenz

Faradaykonstante

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F = 96.4853383(83) [kC/mol]

Potential dE mit dG_R = 0

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dE(T) = dG°_R(T) / n F

dE = dE° - RT/nF ln Q

Nernst'sche Gleichung

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dE(T) = dE° - ( R T / F n ) ln Q

dE = dE° - (2.303 RT / n F) lg Q

dE = dE° + (RT / Fn ) ln[Ox]/[Red]

Gleichgewichtskonstante

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ln K = n F dE° / R T

Oxidation

Elektronenabgabe

Ein Stoff wird oxidiert, wenn er ein oder mehrere e^-abgibt.

Reduktion

Elektronenaufnahme

Ein Stoff wird reduziert, wenn er ein oder mehrere e^- aufnimmt.

Faraday-Gesetz

m = M / z * L / F

m: abgeschiedene Masse

M / z: molare Äquivalenzmasse

L = Elektrizitätsmenge

Freie Reaktionsenthalpie

dG = - n F dE

dG = dG° + R T lnQ = dG° + R T ln a^x(X) * a^z(Z) / a^a(A) * a^e(E)

Aktivität

a(reiner Feststoff) = 1

a(Gas) = p(Gas) / 101,3 kPa

a(Flüssigkeit) = c(Flüssigkeit)

Gute Spender / Fresser

F₂+ 2e^---> 2 F^- E° = +2.87 V (Superfresser)

Li^- + e^- --> Li E° = -3.05 V (Superspender; Lithiumbatterien)

Aufbau galvanische Zelle

Chemisch passive oder aktive Elektroden

Lösung oder Paste einer gewissen Ionenstärke

Die Teilzellen sind durch einen Ionenleiter (flüssig oder fest) verbunden

Gelöste oder eingeleitete Stoffe die reduziert (Kathode), resp. oxidiert (Anode) werden

Notation galvanisches Element

AnodeILösung Anode(Konzentration)IILösung Kathode(Konzentration)IKathode

Korrisionsschutz

Passivierung: Reaktive Oberflächenbehandlung, welche eine kinetische Hemmschwele für den Fortgang einer Korrisionsreakiton darstellt. (Bsp. Aluminiumoxidschicht)

Aktivschutz: Durch Galvanisierung, d.h. Oberflächenschicht, welche keiner Korrision unterliegt (Bsp. verzinken von Eisen).

Opferelektrode: Ein geeignetes Metall wird mit dem zu schützenden Metall galvanisch verbunden, so dass sich mit der Zeit die Opferelektrode auflöst anstatt des anderens Metalls (Bsp. Verlegung Mg Draht entlang Ölleitung)

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