Nernstgleichung und Konzentrationselemente - Abitur
Chemie - simpleclub
https://www.youtube.com/watch?v=khyu7_WoLlg

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 so moin Leute heute geht's mal wieder um die Elektrochemie stellt euch vor ihr habt ein galvanisches Element mit zwei
0:07 gleichen Halbzellen also z.B in beiden als Elektroden Silber und als Elektrolyt Silberionen nur in verschiedener
0:15 Konzentration dann fließt zwischen den Halbzellen Strom und wir haben ein sogenanntes
0:21 konzentrationselement warum das funktioniert und wie die Konzentration das Potenzial einer Halbzelle
0:26 beeinflusst das schauen wir uns jetzt an allgemein fließt ja bei zwei genau gleichen Halbzellen kein Strom das
0:38 können wir auch durch die standardpotentiale am Beispiel von silberhalbzellen schnell nachrechnen
0:44 wenn beide Konzentrationen an Silberionen 1 Mol pro Liter betragen können wir die Werte aus der Redoxreihe
0:50 verwenden das sind + 0,8 Volt und die Differenz von beiden Werten liefert jetzt die Spannung die zwischen beiden
0:58 fließt also 0,8 vol - 0,8 vol sind 0 Volt also geht da gar nichts aber wenn wir die Konzentration ändern dann geht
1:08 da was also muss ich das Potential einer Halbzelle mit der Konzentration ändern und genau das halt Walter Nernst in
1:15 seiner Gleichung ausgedrückt die lautet Potential e einer Halbzelle ist gleich das Standart elektrodenpential E0 +
1:24 0,059 vol geteilt durch die Anzahl der übertragenen Elektronen Z mal dem Logarithmus von der Konzentration der
1:31 oxidierten geteilt durch die Konzentration der reduzierten Teilchen klingt jetzt zum ersten Moment ziemlich
1:38 kompliziert ist es aber gar nicht diese komische Zahl von 0,059 Volt gilt übrigens nur bei standardtemperatur und
1:46 fast Naturkonstanten zusammen die einen Einfluss auf das Potenzial haben wie die universelle Gaskonstante r die absolute
1:54 Temperatur und den Kehrwert der Phad konstanten F dann kommt noch ein Faktor h zu der sich durch das Umwandeln vom
2:01 natürlichen Logarithmus in den Zehner Logarithmus ergibt das standardelektrodenpotential findet ihr
2:07 nun in der elektrochemischen Spannungsreihe also der Wert steht in der Tabelle z.B beim Silber eben 0,8
2:15 Volt und da steht dann auch welche Stoffe die oxidierten und die reduzierten sind also ein Beispiel von
2:21 Silber ein silberion nimmt ein Elektron auf und wird zu elementarem Silber damit wissen wir auch gleich es wird ein
2:28 Elektron übertragt deshalb ist Z = 1 dann ist silber natürlich der reduzierte Stoff und die Konzentration der
2:36 Silberionen ist dann Cox die Konzentration von den Silberionen ist dann in der
2:42 Aufgabenstellung angegeben wenn ihr das Potenzial ausrechnen wollt aber was zur Hölle ist die Konzentration von
2:48 elementarem Silber in der Lösung und auch das ist wieder easy wenn man es weiß Stoffe die sich nicht von alleine
2:55 lösen bekommen die Konzentration 1 Mol pro Liter zugeordnet damit haben wir jetzt alles um die Spannung von einem
3:02 konzentrationselement zu berechnen und dafür schauen wir uns die Beispielaufgabe hier an wir sollen die
3:08 Spannung von einem galvanischen Element berechnen das zum einen eine silberhalbzelle mit der Konzentration
3:14 von 0,1 mol prooliter an Silberionen hat und zum anderen eine Standart silberhalbzelle am einfachsten ist es
3:22 wenn ihr die Spannungen der einzelnen Halbzellen zuerst berechnet und dann davon die Differenz bildet mutige dür
3:30 das aber auch in einem Rechenschritt probieren so betrachten wir die Halbzelle mit der Konzentration 0,1 mol
3:36 pro Liter an Silberionen jetzt setzen wir in die nnstgleichung ein was wir wissen das standardpotential E0 ist +
3:45 0,8 vol und es wird nur ein Elektron übertragen weiter steht da + 0,059 vol mal dem Logarithmus von 0,1 mol pro
3:54 Liter geteil 1 Mol pro Liter das könnt ihr jetzt im Kopf versuchen oder ihr nimmt den Taschenrechner zu Hilfe
4:01 rauskommt zum Schluss 0,8 vol - 0,059 vol also etwa 0,74 Volt das Potential der Standart wasserstoffhalbzelle können
4:12 wir direkt aus der elektrochemischen Spannungsreihe herausnehmen das sind eben die 0,8 Volt damit ergibt sich ein
4:19 Strom mit der Spannung von 0,8 - 0,74 Volt also von 0,06 Volt je unterschiedlicher die Konzentrationen
4:29 sind desto höher ist die Spannung wie kann man sich jetzt erklären dass die Elektronen von der Halbzelle mit einer
4:36 geringeren Konzentration zu der anderen Halbzelle fließen da denkt man einfach dran das System will ins Gleichgewicht
4:43 also am besten sollen beiden Halbzellen genau die gleiche Konzentration an Ionen vorherrschen dafür müssen aber in der
4:50 Halbzelle mit der niedrigen Ionenkonzentration mehr Ionen entstehen und in der anderen Halbzelle muss die
4:56 Konzentration sinken deshalb wandern die elektron eben von der Halbzelle mit der niedrigeren Konzentration zu der anderen
5:03 Halbzelle mit der Gleichung könnt ihr jetzt nicht nur die Spannung von Elementen mit der gleichen
5:08 Zusammensetzung ausrechnen sondern auch von allen möglichen galvanischen Elementen mit unterschiedlichen
5:14 Konzentrationen falls ihr zu standardpotenzial und dem Sinn der elektrochemischen Spannungsreihe mehr
5:18 wissen wollt dann schaut hier mal rein ansonsten haut rein Leute macht's gut bis zum nächsten Mal und ciao