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Konzentrationsabhängigkeit der Spannung zwischen verschiedenen Halbzellen - qualitative und quantitative Auswertung -

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Präsentation zum Thema: "Konzentrationsabhängigkeit der Spannung zwischen verschiedenen Halbzellen - qualitative und quantitative Auswertung -"—  Präsentation transkript:

1 Konzentrationsabhängigkeit der Spannung zwischen verschiedenen Halbzellen - qualitative und quantitative Auswertung -

2 2 Ausgangssituation Kupferhalbzelle, verschiedene Konzentrationen Silberhalbzelle, Konzentration c = 0,1 mol/l c(Cu 2+ ) = 0,1 mol/l... c(Ag + ) = 0,1 mol/l

3 3 Aufnahme der Messwerte Für unterschiedliche Konzentrationen in der Kupferhalbzelle haben wir die Spannung zwischen den Halbzellen gemessen und die Werte in einer Tabelle zusammengefasst.

4 4 Qualitative Auswertung Wenn die Konzentration der Cu 2+ -Ionen sinkt, vergrößert sich die gemessene Spannung, denn das Bestreben des Kupfers, Ionen auszubilden und in die Lösung überzugehen, wird größer (die Kupferhalbzelle wird unedler) Es gilt: U gesamt = U Ag + /Ag – U Cu 2+ /Cu Cu 2+ /CuAg + /Ag

5 5 Quantitative Auswertung (I) Die Messwerte werden graphisch aufgetragen, naheliegend ist zunächst eine Auftragung U gegen c oder c gegen U Vermutung: Exponentieller Zusammenhang c in mol/l U in mVc in mol/l U in mV

6 6 Quantitative Auswertung (II) Aus der Theorie ist bekannt, dass für das Potential einer Metallhalbzelle die Nernstsche Gleichung gilt: U = U 0 + lg c(Me n+ ) Dieser Zusammenhang sollte sich in unseren Messwerten widerspiegeln: –also: logarithmische Auftragung lg c gegen U lg c U in mV lg c = m*U + b

7 7 Quantitative Auswertung (III) U = U 0 + lg c(Me n+ ) lg c = m*U + b Regression liefert: m = -0,0348b=14,65 (Jg. 13) m = -0,0513b=16,82 (Jg. 12) Vorzeichen-Problematik:

8 8 Quantitative Auswertung (IV) Theorieüberlegungen: –Für die Gesamtspannung gilt: U gesamt = U Ag + /Ag – U Cu 2+ /Cu –Setzt man für U Cu 2+ /Cu die Nernstsche Gleichung ein, so ergibt sich: U gesamt = U Ag + /Ag – ( U 0, Cu 2+ /Cu + lg (Cu 2+ ) ) –Das Auflösen der Klammer liefert: U gesamt = U Ag + /Ag – U 0, Cu 2+ /Cu – lg (Cu 2+ ) )

9 9 Quantitative Auswertung (V) Verbindung von Theorie und Messung: U gesamt = U Ag + /Ag – U 0, Cu 2+ /Cu – lg (Cu 2+ ) ) Nun passt auch das Vorzeichen der Steigung

10 10 Zusammenfassung Der Zusammenhang zwischen Messdaten und Nernstscher Gleichung wurde durch eine graphische Auftragung zwischen Spannung U und Logarithmus der Konzentration c überprüft. Der Faktor lässt sich über die Steigung des Graphen bestätigen (konzentrationsabhängiger Teil). Der y-Achsenabschnitt des Graphen stellt den konzentrationsunabhängigen Teil dar (Potential der Silberhalbzelle, Normalpotential der Kupferhalbzelle)


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