Elektrochemie Elektrochemisches Potential/chemische Elektroden: Elektrische Leitfähigkeit, Grundlagen: Ionenbeweglichkeit: 𝑢 𝑖 = 𝑧 𝑖 ∙𝑒 6𝜋∙𝜂∙ 𝑅 𝑖 Ohmsches Gesetz: 𝑈=𝑅∙𝐼=𝜌∙ 𝑙 𝐴 ∙ 𝑑𝑄 𝑑𝑡 Zusammenhang mikroskop./makroskop.: Λ= 𝜅 𝑐 =𝐹∙ 𝑛 + 𝑧 + 𝑢 + + 𝑛 − 𝑧 − 𝑢 − Elektrochemisches Potential/chemische Elektroden: 𝜇 𝑖 = 𝜇 𝑖 + 𝑧 𝑖 ∙𝑒∙ 𝜑 𝑖 = 𝜇 𝑖 ∅ +𝑅𝑇∙ ln 𝑚 𝑖 𝑚 ∅ + 𝑧 𝑖 ∙𝑒∙ 𝜑 𝑖 Metall/Metallsalz, z.B.: 𝐸= 𝐸 ∅ Cu/ Cu 2+ + 𝑅𝑇 2𝐹 ∙ ln 𝑚 Cu 2+ 1 mol kg Elektrode 2.Art: 𝐸= 𝐸 ∅ Ag/AgCl/ Cl − + 𝑅𝑇 𝐹 ∙ ln 1 mol kg 𝑚 C𝑙 − Gaselektrode: 𝐸= 𝐸 ∅ H 2 / H + + 𝑅𝑇 2𝐹 ∙ ln 𝑚 H + 2 1 mol kg 2 𝑝 H 2 1 bar Redoxelektrode: 𝐸= 𝐸 ∅ Fe 2+ / Fe 3+ /Pt + 𝑅𝑇 𝐹 ∙ ln 𝑚 Fe 3+ 𝑚 Fe 2+ Membranpotential: 𝐸= 𝑅𝑇 𝐹 ∙ ln 𝑚 NaCl 𝑔𝑟. 𝑚 NaCl 𝑘𝑙. Elektrische Leitfähigkeit, starke und schwache Elektrolyte: Starke Elektrolyte: Λ= Λ ∞ −𝐵∙ 𝑐 (Kohlrausch) Herleitung: ln 𝑓 ± = 𝑒∙ 𝜑 𝑊 𝑟=0 𝑘 𝐵 𝑇 Ionenwolke (Debye-Radius 𝑟 𝐷 ), Poisson-Boltzmann Potential der Ionenwolke: 𝜑 𝑊 𝑟 ~ 1 𝑟 ∙ exp − 𝑟 𝑟 𝐷 −1 (ii) Schwache Elektrolyte: Λ=𝛼∙ Λ ∞ (Ostwald) Dissoziationsgleichgewicht: 𝐻𝐴⇌ 𝐻 + + 𝐴 − Säurekonstante: 𝐾 𝑠 = 𝑐 𝐻 + ∙ 𝑐 𝐴 − 𝑐 𝐻𝐴 = 𝛼 2 ∙ 𝑐 0 1−𝛼 Nernst-Gleichung/Galvanische Ketten: 𝐸𝑀𝐾= 𝐸 2 − 𝐸 1 =∆ 𝐸 ∅ Zn Zn 2+ / / Cu Cu 2+ + 𝑅𝑇 2𝐹 ∙ ln 𝑚 Cu 2+ 𝑚 Zn 2+ (Daniell-Element) ∆ 𝑅 𝐺=−𝑧∙𝐹∙𝐸𝑀𝐾