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3 Das chemische Gleichgewicht 3.7 Gleichgewichte von Salzen, Säuren und Basen Säure-Base-Indikatoren.

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Präsentation zum Thema: "3 Das chemische Gleichgewicht 3.7 Gleichgewichte von Salzen, Säuren und Basen Säure-Base-Indikatoren."—  Präsentation transkript:

1 3 Das chemische Gleichgewicht 3.7 Gleichgewichte von Salzen, Säuren und Basen Säure-Base-Indikatoren

2 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Antoine Laurent Lavoisier ( )

3 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion Oxidation

4 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion Oxidation

5 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion Oxidation Reduktion

6 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion Reduktion

7 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion Reduktion

8 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion Reduktion

9 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion

10 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion

11 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion

12 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion

13 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion

14 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion allgemein:

15 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion

16 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion

17 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion

18 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion

19 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion

20 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion

21 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion Beispiel für eine unmögliche Reaktion:

22 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion Aufstellen von Redoxgleichungen Beispiel

23 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion Aufstellen von Redoxgleichungen Beispiel 1. Auffinden der Oxidationszahlen der oxidierten und der reduzierten Form

24 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion Aufstellen von Redoxgleichungen Beispiel 1. Auffinden der Oxidationszahlen der oxidierten und der reduzierten Form 2. Differenz der Oxidationszahlen ergibt die Zahl der übertragenen Elektronen.

25 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion Aufstellen von Redoxgleichungen Beispiel 3. Prüfung der Elektroneutralität

26 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion Aufstellen von Redoxgleichungen Beispiel 3. Prüfung der Elektroneutralität 4. Stoffbilanz

27 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Oxidation, Reduktion Aufstellen von Redoxgleichungen Beispiel 5. Kombination beider Redoxsysteme ergibt:

28 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Galvanische Elemente

29 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Galvanische Elemente

30 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Galvanische Elemente

31 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Galvanische Elemente

32 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Galvanische Elemente

33 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Galvanische Elemente Daniell-Element

34 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Galvanische Elemente Daniell-Element

35 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Galvanische Elemente

36 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Galvanische Elemente

37 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Galvanische Elemente

38 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Galvanische Elemente Die Spannung eines galvanischen Elementes wird EMK, elektro- motorische Kraft genannt. Aufgrund dieser EMK kann das galvanische Element elektrische Arbeit leisten.

39 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Galvanische Elemente Die Spannung eines galvanischen Elementes wird EMK, elektro- motorische Kraft genannt. Aufgrund dieser EMK kann das galvanische Element elektrische Arbeit leisten.

40 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Galvanische Elemente Die Spannung eines galvanischen Elementes wird EMK, elektro- motorische Kraft genannt. Aufgrund dieser EMK kann das galvanische Element elektrische Arbeit leisten.

41 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Berechnung von Redoxpotentialen: Nernstsche Gleichung Walther Herrmann Nernst ( ) dt. Physiker und Physikochemiker

42 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Berechnung von Redoxpotentialen: Nernstsche Gleichung

43 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Berechnung von Redoxpotentialen: Nernstsche Gleichung R = universelle Gaskonstante T = Temperatur F = Faraday-Konstante (96487 As/mol) z = Zahl der bei einem Redoxsystem auftretenden Elektronen

44 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Berechnung von Redoxpotentialen: Nernstsche Gleichung

45 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Berechnung von Redoxpotentialen: Nernstsche Gleichung E° = Normalpotential oder Standarpotential

46 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Berechnung von Redoxpotentialen: Nernstsche Gleichung

47 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Berechnung von Redoxpotentialen: Nernstsche Gleichung

48 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Berechnung von Redoxpotentialen: Nernstsche Gleichung

49 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Konzentrationsketten, Elektroden zweiter Art

50 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Konzentrationsketten, Elektroden zweiter Art

51 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Konzentrationsketten, Elektroden zweiter Art

52 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Konzentrationsketten, Elektroden zweiter Art Bei Zugabe von Chloridionen zu einem Ag/Ag + - Halbelement wird aufgrund der Bildung des schwerlöslichen AgCl das Potential von [Cl - ] bestimmt. Allgemein werden solche Elektroden Elektroden zweiter Art genannt.

53 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Konzentrationsketten, Elektroden zweiter Art Bei Zugabe von Chloridionen zu einem Ag/Ag + - Halbelement wird aufgrund der Bildung des schwerlöslichen AgCl das Potential von [Cl - ] bestimmt. Allgemein werden solche Elektroden Elektroden zweiter Art genannt.

54 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Konzentrationsketten, Elektroden zweiter Art Bei Zugabe von Chloridionen zu einem Ag/Ag + - Halbelement wird aufgrund der Bildung des schwerlöslichen AgCl das Potential von [Cl - ] bestimmt. Allgemein werden solche Elektroden Elektroden zweiter Art genannt.

55 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Konzentrationsketten, Elektroden zweiter Art Bei Zugabe von Chloridionen zu einem Ag/Ag + - Halbelement wird aufgrund der Bildung des schwerlöslichen AgCl das Potential von [Cl - ] bestimmt. Allgemein werden solche Elektroden Elektroden zweiter Art genannt.

56 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Konzentrationsketten, Elektroden zweiter Art Kalomel-Elektrode Quecksilber, das mit festem Hg 2 Cl 2 (Kalomel) bedeckt ist. Elektrolyt besteht aus KCl-Lösung bekannter Konzentration, die mit Hg 2 Cl 2 gesättigt ist. In das Quecksilber taucht ein als elektrische Zuleitung dienender Platindraht.

57 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die Standardwasserstoffelektrode

58 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die Standardwasserstoffelektrode

59 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die Standardwasserstoffelektrode

60 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die Standardwasserstoffelektrode

61 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die Standardwasserstoffelektrode

62 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die Standardwasserstoffelektrode

63 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die Standardwasserstoffelektrode Standardpotentiale sind Relativwerte bezogen auf die Standardwasser- stoffelektrode, deren Standardpotential willkürlich null gesetzt wurde.

64 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die Standardwasserstoffelektrode

65 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die Standardwasserstoffelektrode

66 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe

67 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe

68 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungreihe

69 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektro- chemische Spannung- reihe

70 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe

71 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe

72 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe Reaktionen von Metallen mit Säuren und Wasser

73 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe Reaktionen von Metallen mit Säuren und Wasser

74 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe Reaktionen von Metallen mit Säuren und Wasser

75 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe Reaktionen von Metallen mit Säuren und Wasser Metalle wie Zink oder Eisen bezeichnet man als unedle Metalle, da sie ein positives Potential besitzen, in der Spannungsreihe daher oberhalb Wasserstoff stehen und sich in Säuren unter H 2 -Entwicklung lösen.

76 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe Reaktionen von Metallen mit Säuren und Wasser Metalle wie Zink oder Eisen bezeichnet man als unedle Metalle, da sie ein positives Potential besitzen, in der Spannungsreihe daher oberhalb Wasserstoff stehen und sich in Säuren unter H 2 -Entwicklung lösen. Metalle wie Cu, Ag oder Au tun dies nicht, stehen unterhalb Wasser- stoff und werden als edle Metalle bezeichnet.

77 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe Reaktionen von Metallen mit Säuren und Wasser

78 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe Reaktionen von Metallen mit Säuren und Wasser

79 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe Reaktionen von Metallen mit Säuren und Wasser

80 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe Reaktionen von Metallen mit Säuren und Wasser Einige Metalle besitzen Standardpotentiale niedriger als -0,41 V, reagieren aber aufgrund einer schützenden Oxid- oder Hydroxidschicht nicht mit Wasser (Passivität).

81 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe Reaktionen von Metallen mit Säuren und Wasser Einige Metalle besitzen Standardpotentiale niedriger als -0,41 V, reagieren aber aufgrund einer schützenden Oxid- oder Hydroxidschicht nicht mit Wasser (Passivität). z.B. Aluminium E° Al = -1,7 V

82 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe Reaktionen von Metallen mit Säuren und Wasser / pH - Abhängigkeit von Potentialen z.B. Aluminium E° Al = -1,7 V Bei z.B. pH = 13 erfolgt Auflösung der Schutzschicht unter Komplex- bildung. Das Redoxpotential H 3 O + /H 2 beträgt hier E H = -0,77 V  Auflösung des Al unter H 2 - Entwicklung

83 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe pH - Abhängigkeit von Potentialen

84 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe pH - Abhängigkeit von Potentialen

85 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe pH - Abhängigkeit von Potentialen

86 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe pH - Abhängigkeit von Potentialen

87 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe pH - Abhängigkeit von Potentialen

88 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe pH - Abhängigkeit von Potentialen

89 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe pH - Abhängigkeit von Potentialen Mit Salpetersäure (pH = 0) können daher Ag und Hg aufgelöst werden, mit einer neutalen Nitratlösung nicht.

90 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe Abhängigkeit der Potentiale von Komplexbildung - Aluminatbildung (s. Passivität)

91 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe Abhängigkeit der Potentiale von Komplexbildung - Aluminatbildung (s. Passivität) - Au 3+ - Ionen bilden in Gegenwart von Cl - - Ionen [AuCl4] - - Komplexionen. Dadurch wird die Au 3+ - Konzentration beeinflußt und hierdurch wiederum das Au/Au 3+ - Potential erniedrigt.

92 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Die elektrochemische Spannungsreihe Redoxpotentiale erlauben eine Voraussage, ob ein Redoxprozeß überhaupt möglich ist, nicht aber, ob er auch tatsächlich abläuft!

93 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Gleichgewichtslage bei Redoxprozessen

94 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Gleichgewichtslage bei Redoxprozessen

95 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Gleichgewichtslage bei Redoxprozessen

96 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Gleichgewichtslage bei Redoxprozessen

97 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Gleichgewichtslage bei Redoxprozessen Je größer die Differenz der Standardpotentiale ist, umso weiter liegt das Gleichgewicht auf einer Seite.

98 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Gleichgewichtslage bei Redoxprozessen

99 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Gleichgewichtslage bei Redoxprozessen

100 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Gleichgewichtslage bei Redoxprozessen

101 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Gleichgewichtslage bei Redoxprozessen Bei einer Differenz der Standardpotentiale erhält man für K: K =

102 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Elektrolyse Redoxvorgänge, die nicht freiwillig ablaufen, können durch Zuführung einer elektrischen Arbeit erzwungen werden. Dies geschieht bei der Elektrolyse.

103 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Elektrolyse

104 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Elektrolyse

105 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Elektrolyse

106 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Elektrolyse Damit eine Elektrolyse ablaufen kann, muß die angelegte Gleichspan- nung mindestens so groß sein wie die Spannung, die das galvanische Element liefert.

107 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Elektrolyse Damit eine Elektrolyse ablaufen kann, muß die angelegte Gleichspan- nung mindestens so groß sein wie die Spannung, die das galvanische Element liefert. Diese für eine Elektrolyse benötigte Zersetzungsspannung kann aus den Differenzen der Redoxpotentiale berechnet werden.

108 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Elektrolyse Damit eine Elektrolyse ablaufen kann, muß die angelegte Gleichspan- nung mindestens so groß sein wie die Spannung, die das galvanische Element liefert. Diese für eine Elektrolyse benötigte Zersetzungsspannung kann aus den Differenzen der Redoxpotentiale berechnet werden. In der Praxis treten z.B. wegen der Überwindung des Zellwiderstandes Spannungserhöhungen (Überspannungen) auf, die einen größeren Wert für die tatsächliche Zersetzungsspannung hervorrufen.

109 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Elektrolyse

110 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Elektrolyse

111 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Elektrolyse

112 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Elektrolyse

113 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Elektrolyse

114 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Elektrolyse

115 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Elektrolyse

116 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Elektrolyse Elektrolysiert man eine wäßrige Lösung, die verschiedene Ionensorten enthält, so scheiden sich mit wachsender Spannung die einzelnen Ionensorten nacheinander ab.

117 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Elektrolyse Elektrolysiert man eine wäßrige Lösung, die verschiedene Ionensorten enthält, so scheiden sich mit wachsender Spannung die einzelnen Ionensorten nacheinander ab. An der Kathode wird zuerst die Kationensorte mit dem positivsten Potential entladen. Je edler ein Metall ist, umso leichter sind seine Ionen reduzierbar.

118 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Elektrolyse Elektrolysiert man eine wäßrige Lösung, die verschiedene Ionensorten enthält, so scheiden sich mit wachsender Spannung die einzelnen Ionensorten nacheinander ab. An der Kathode wird zuerst die Kationensorte mit dem positivsten Potential entladen. Je edler ein Metall ist, umso leichter sind seine Ionen reduzierbar. An der Anode werden zuerst diejenigen Ionen oxidiert, die die negativsten Redoxpotentiale haben.

119 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Elektrolyse Chloralkali-Elektrolyse

120 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Elektrolyse Chloralkali-Elektrolyse

121 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Elektrolyse Chloralkali-Elektrolyse

122 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Elektrolyse Chloralkali-ElektrolyseAmalgamverfahren

123 3 Das chemische Gleichgewicht 3.8 Redoxvorgänge Elektrolyse Chloralkali-Elektrolyse Amalgamverfahren


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