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Die Standard-Wasserstoff- Elektrode (Standard – Elektrodenpotenziale und ihre Anwendungen) Dr. Gerd Gräber Studienseminar Heppenheim.

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Präsentation zum Thema: "Die Standard-Wasserstoff- Elektrode (Standard – Elektrodenpotenziale und ihre Anwendungen) Dr. Gerd Gräber Studienseminar Heppenheim."—  Präsentation transkript:

1 Die Standard-Wasserstoff- Elektrode (Standard – Elektrodenpotenziale und ihre Anwendungen) Dr. Gerd Gräber Studienseminar Heppenheim

2 Ergebnisse aus der Zitronenbatterie (Fotos- Sammlung am Smartboard) Beobachtungen:Fragen/ Deutungen:

3 Beispiel: Zink/Kupfer U= - 0,76V - Pol: Zn -> Zn 2+ (aq) + 2e- (Ox.) + Pol: 2H + (aq) + 2e - -> H 2 (g) (Red.) (aus der Säure!) Probleme: Cu 2+ - Ionen sind in der Zitrone an der Kupferelektrode nur in ganz geringer Konzentration vorhanden! Welche Teilchen werden dann reduziert?

4 Beispiel: Magnesium/Kupfer U= - 2,36V - Pol: Mg -> Mg 2+ (aq) + 2e- (Ox.) + Pol: 2H + (aq) + 2e - -> H 2 (g) (Red.) aus der Säure! Diese Reaktion setzt sogar schon dann ein, wenn das Mg-Band in die Zitronensäure getaucht wird (vgl. Beobachtungen!) Diese Reaktion nimmt man nun zur Grundlage, die Stoffe in der Redoxreihe zahlenmäßig nach steigender Spannung anzuordnen!

5 Die Standard-Wasserstoff- Elektrode (Halbzelle) - DIN A4 quer!- Wasserstoffgas p= 1013 hPa Platinelektrode von H 2 (g) umspült Halbzellenreaktion (H 2 / 2H +) : 2H + (aq) + 2e - - > H 2 (g) Wässrige Säurelösung: C(H + ) = 1mol/L (25°C)

6 Die Standard-Wasserstoff- Halbzelle kombiniert man nun mit der entsprechenden Halbzelle aus einem Metall und seiner Metallsalzlösung (C = 1mol/L) V Halbzellenreaktion (z.B. Me/Me 2+) : Me -> Me 2+ (aq) + 2e - Halbzellenreaktion (H 2 / 2H +) : 2H + (aq) + 2e - - > H 2 (g) Filterpapier mit Salzlösung Stromschlüssel (wie Diaphragma)

7 Potenziale von Halbzellen, bei welchen Elektronen frei werden, wenn sie mit der Standard – Wasserstoff- Elektrode kombiniert werden, erhalten ein negatives Vorzeichen: z.B.: Mg/Mg 2+: - Pol: Mg(s) -> Mg 2+ (aq) + 2e - + Pol: 2H + (aq) + 2e - -> H 2 (g) U 0 H = - 2,34V (Standard- Elektrodenpotenzial Mg/Mg 2+ ) Solche Halbzellen wirken auf das System H 2 /2H + reduzierend

8 Potentiale von Halbzellen, bei welchen Elektronen aufgenommen werden, wenn sie mit der Standard – Wasserstoff- Elektrode kombiniert werden, erhalten ein positives Vorzeichen: z.B.: Cu/Cu 2+: U 0 H = +0,35V (Standard- Elektrodenpotenzial Cu/Cu 2+ ) Solche Halbzellen wirken auf das System H 2 /2H + oxidierend - Pol: H 2 (g) -> 2H + (aq) + 2e - + Pol: Cu 2+ (aq) + 2e - -> Cu(s)

9 Diese sog. Standard- Elektrodenpotenziale sind in tabellierter Form vorhanden (vgl. Kopien!) - Die Doppelpfeile deuten die Möglichkeiten für Hin- und Rückreaktion an (chemisches Gleichgewicht) -

10 Anwendungen der Standard- Wasserstoff-Elektrode: Daniell-Element: 1. – Pol: Zn 0 (s) -> Zn 2+ (aq) +2e- Standard-Elektrodenpotenzial: U 0 H (Donator) = - 0,76V 2. +Pol: Cu 2+ (aq) + 2e- -> Cu 0 (s) Standard-Elektrodenpotenzial: U 0 H (Akzeptor) = + 0,35V) Zellspannung 1,1V = + 0,35V – (-0,76V) Zellspannung einer galvanischen Zelle: U= U 0 H (Akzeptor) – U 0 H (Donator)

11 Aus den Standard-Elektrodenpotenzialen der Wasserstoffelektrode lassen sich die Zellspannungen galvanischer Zellen berechnen: Zellspannung einer galvanischen Zelle: U= U 0 H (Akzeptor) – U 0 H (Donator) Aufgaben: Berechne die Zellspannungen von folgenden galvanischen Zellen: a)Cu/Cu 2 + // Ag + /Ag b)Cu/Cu 2+ // Fe 2+/ Fe c)Zn/Zn 2+ // Fe 2+/ Fe U= 0,8V- 0,35V=0,45V U= 0,35V- (-0,44V=0,79V U= -0,44V- (-0,76V)= 0,32V

12 Jetzt gehts zu den neuen technischen Anwendungen MM : BASF baut Batterieteile Artikel durchlesen! Mit dem Nachbarn die wichtigsten Fragestellungen kurz diskutieren! Kurz schriftlich festhalten!


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