Galvanisches Element berechnen | Nernst-Gleichung Prüfung Beispielaufgabe (Abi oder Uni)
storm_lab_official
https://www.youtube.com/watch?v=UQD1sBiC-gU

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 Moin moin Chemiefreunde. Habt ihr schon in der letzten Prüfung die Aufgabe gesehen mit der galvanischen
0:10 Zelle und Silberelektrode und der Palladiumelektrode? Wenn nicht, dann wird's jetzt Zeit und
0:20 nach dem Video habt ihr auch gecheckt, wie die Aufgabe funktioniert. Ja, ich muss zugeben, Elektrochemie ist jetzt auch nicht mein Lieblingsteil der
0:28 Chemie. Aber ähm gehört dazu und ist natürlich super spannend und voll interessant. Die Normalpotentiale der beiden Halbelemente
0:39 Palladium 2 und Palladium und Eisen 1 und Eisen, nicht Eisen, Silber betragen 0,5 85 Volt bzw. 0,80 Volt. Skizzieren Sie
0:55 ein galvanisches Element aus beiden Halbzellen und bezeichnen Sie Kathode und Anode, wenn die Bedingungen so sind, dass die Normalpotentiale gelten. Ja,
1:04 was sind denn die Normalpotentiale, Leute? Die Normalpotentiale, das ist das, was sich misst, wenn du die Elektrode in seiner Elektrolytlösung an
1:17 Wasserstoffelektrode anlegst. Da ist nämlich das Potential null und diese Wasserstoffelektrode, also wenn Wasserstoff zu 2H+ ähm
1:30 oxidiert wird quasi ähm da ist das immer null. Ja. Und wenn man das dann daneben schaltet quasi, dann misst man Spannungsunterschied.
1:40 Der ist dann unser ähm ja Normalpotential bei Normalbedingungen. Normalbedingungen sind dann aber auch noch eine bestimmte Temperatur, 25°,
1:50 ein bestimmter Druck, ein Bar und ja Konzentration 1 Mol pro Liter, denn das werden wir bei der Aufgabe B sehen. Das spielt eine Rolle, was wir für eine
2:00 Konzentration haben. Merkt euch einfach, da wo das Normalpotential E0 höher ist, wird reduziert. Ja, dieser Stoff mit dem höheren Standardelektronenpotential
2:13 E0 hat eine höhere ja, der ist gieriger auf Elektrone. Der der ist einfach edler und wahrscheinlicher, dass er reduziert wird
2:25 in seine edle Form zurückgeführt wird von seiner oxidierten Form. PD2+ ja ist die oxidierte Form, nimmt Elektronen auf, geht in seine edle Form Palladium 0
2:38 und ist dabei reduziert worden. Da, wo reduziert wird, ja, da werden Elektronen aufgebraucht. Das heißt, das ist unser Pluspol.
2:49 Da, wo oxidiert wird, ja, also da, wo Elektronen entstehen, wo Elektronen abgegeben werden, ja, das ist dann in dem Fall beim Silber.
3:00 Silber gibt dann in dem Fall seine Elektronen, sein Elektron ab, wird zu Ag+ oxidiert, das geht in Lösung, ja? Und die Elektronen, die sammeln sich da
3:11 und es ist negativ und das ist unser Minuspull. Und ja, für galvanische Elemente gibt's die Merkregel oma. Ja, denkt an die Oma. Ja, Oxidation Anode
3:23 Minuspull. Die Anode ist unser Minuspull beim galvanischen Element. Bei der Elektrolyöse ist es anders. Die Aufgabe B ist, welche Reaktion läuft ab, wenn
3:34 die Palladiumon Konzentration Lösung ja 0,001 molar ist? Boah, das ist schon bitter, wenn sie so niedrig ist. Bezeichnen Sie
3:45 jetzt Kathode und Annode. Berechnen Sie für diesen Fall die Spannung des galvanischen Elements. Ja, jetzt sollen wir noch mal Kathode und Anode
3:54 bezeichnen. Wird sich das wohl geändert haben? Wird es es hat sich geändert, weil die Spannung die Spannung
4:06 ist konzentrationsabhängig. Ihr könnt euch das so vorstellen, ich habe ja gesagt, Palladium wird leicht reduziert.
4:13 Das wird aber in dem Fall diese Palladium Ionen werden nur dann gut reduziert, wenn genug von denen da ist. Ja, wenn wenn wir viele Palladiumonen
4:23 haben, dann haben die ja, dann wollen die auch viele Elektronen, ja, dann dann nehmen sie wahrscheinlicher diese Elektronen auf. Wenn wir wenig
4:33 Palladiumonen haben, dann sind die automatisch auch nicht so hungrig nach Elektronen, wollen nicht so viel Elektronen haben. Macht irgendwie Sinn,
4:41 oder? Das heißt, das Potenzial ändert sich mit der Konzentration. Wenn die Konzentration sinkt, dann sinkt auch unser Reduktionspotenzial in dem Moment
4:53 und demnach unsere Reduktions, also äh Standardelektronenpotenzial E0 sinkt. Und das müssen wir jetzt ausrechnen und zwar mit der
5:03 Nerstgleichung. Der Nerst, der hat das nämlich quasi beschrieben mit der Nerstgleichung, wie das ganze konzentrationabhängig
5:10 ist, wie man die lernt Nerstgleichung herleitet. Das erkläre ich mal in einem anderen Video. Das wird super spannend. Aber das Ergebnis ist quasi E = E0 +
5:21 0,059 Volt. Das ist im Grunde einfach nur eine Umformung von Naturkonstanten und Logarithmus könnt ihr echt ignorieren.
5:30 Einfach lernen 0,059 Volt durch Z, das ist die Anzahl an Elektronen, die abgegeben wird. Ähm und ja, dein Logarithmus
5:42 der Aktivität der Ionen, die oxidiert sind im oxidierten Zustand durch die Aktivität der Ionen im reduzierten Zustand. Ich sag Aktivität der Ionen,
5:51 lasst euch davon nicht irritieren, ist einfach wie die Konzentration der Ionen zu sehen. Okay, super gut, machen mal weiter. Wie machen wir weiter? Na ja,
6:01 wir setzen diese 0,001 mol pro Liter einfach mal ein in die Ernstgleichung. Das ist ganz super easy. Und nicht vergessen, Z = 2, weil
6:13 Palodium zweifach geladen ist. Und dann haben wir natürlich in der reduzierten Form 1 stehen. Deshalb habe ich vorhin Aktivitäten gesagt, weil man sagt
6:24 eigentlich ja die Aktivität des Stoffs, also was der Stoff für eine Aktivität aufweist und der Feststoff hat immer eine Aktivität von eins. Ja, also
6:34 Feststoff ist 1. Genau. Deshalb gleich 1 der reduzierten Form, oxidierte Form in den Zähler. Und wir rechnen das Ganze aus und kommen auf 0,76
6:45 Volt. Hm, ist ein bisschen gesunken. Und da das jetzt gesunken ist und wir es wiederum mit Eisen verschalten mit Silber verschalten mit der
6:55 Silberelektrode und die Silberelektrode hat weiterhin ein Mol pro Liter, da hat sich die Konzentration nicht geändert, da ist es immer noch zu
7:03 Standardbedingungen. ist jetzt da das Standardreduktionspotenzial höher. Das bedeutet, jetzt findet die
7:10 Reduktion wahrscheinlicher an der Silberelektrode statt. Das heißt, die Silberelektrode ist jetzt der Teil, wo die Reduktion stattfindet. Das bedeutet,
7:20 Ag+ Ionen, also Silber 1 Ionen werden reduziert zu elementarem Silber. Das scheidert, das scheidet sich ab. Und das ist jetzt unsere
7:31 neue Kathode. Ja, es ist der der Teil, wo die Elektronen aufgebraucht werden, demnach der Pluspol, unsere Kathode und das Palladiumelement ist jetzt unsere
7:44 Annode geworden. Genau, das hat sich quasi geswitcht, weil einfach durch die Konzentrationserniedrigung ja die Standardelektronenpotential
7:54 das gesunken ist. Genau, weil das konzentrationsabhängig ist. So. Und wenn wir jetzt die Zellspannung ausrechnen
8:02 wollen, dann müssen wir einfach die von der Kathode minus die von der Annote nehmen. Und wir sehen, das hat sich auf 0,04
8:10 auch ein bisschen abgesenkt. Ich hoffe, ihr habt's verstanden. Wenn ihr noch Fragen habt zu der Aufgabe, einfach in die Kommis oder ja,
8:19 schreibt mir einen Brief. M.