PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein,

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1 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, http://www.joerg-enderlein.de Elektrochemie Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta (1745 1827 ) Luigi Galvani (1737 1798 )

2 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, http://www.joerg-enderlein.de Daniell-Element John Frederic Daniell (1790 - 1845) Oxidation = Elektronenabgabe Reduktion = Elektronenaufnahme Redoxreaktion = Elektronenaustausch Spannung bei Null Strom = Elektromotorische Kraft (EMK) Spannung = Potential rechts – links

3 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, http://www.joerg-enderlein.de Ladung, Spannung, Felder, Arbeit links rechts Elektrisches Feld: Spannung Arbeit = Kraft mal Weg = elektrisches Potential Abstand

4 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, http://www.joerg-enderlein.de Chemische Reaktion und EMK Elektrische Elementarladung e 1.602 × 10 -19 C Ladungszahl z = 2

5 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, http://www.joerg-enderlein.de Faradaykonstante Faradaykonstante F = N A ·e 96485 Cmol -1

6 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, http://www.joerg-enderlein.de Standardpotential Standardpotential U°

7 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, http://www.joerg-enderlein.de Normalwasserstoffelektrode

8 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, http://www.joerg-enderlein.de Zusammengesetzte Reaktionen Energieerhaltung!

9 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, http://www.joerg-enderlein.de Standardpotential und freie Standardenthalpie

10 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, http://www.joerg-enderlein.de Nernstgleichung Nernst-Gleichung Korrekter:

11 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, http://www.joerg-enderlein.de Spannung durch Konzentrationsgradient Spezialfall der Nernst-Gleichung Beispiel:

12 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, http://www.joerg-enderlein.de Membran-Potential PermeabilitätGoldman-Hodgkin-Katz

13 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, http://www.joerg-enderlein.de Elektrolyse Geschmolzenes NaCl Humphrey Davy 1778 – 1829 Soffmenge = Strom×Zeit/Ladungszahl Faradays Elektrolysegesetz Zersetzungsspannung = Mindestspannung Michael Faraday 1791 – 1867

14 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, http://www.joerg-enderlein.de Leitfähigkeit elektrische Leitfähigkeit Stromdichte el. Feld Dest. H 2 O: 10 -5 Scm -1 1M KCl(aq) : 0.102 Scm -1 Strom Spannung Fläche Abstand

15 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, http://www.joerg-enderlein.de Potentialverlauf in der Lösung Austrittsarbeit Grenzschicht linearer Bereich +

16 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, http://www.joerg-enderlein.de Grenzschicht an der Elektrode HelmholtzschichtNernstschicht + Konzentrationsverlauf der jten Ionensorte Wie ist der räumliche Verlauf von ?