FARADAYsche Gesetze - Wilke-j.de
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Zweites <strong>FARADAYsche</strong>s Gesetz<br />
Beispiel Das Verhältnis <strong>de</strong>r Volumina <strong>de</strong>r entstehen<strong>de</strong>n Gase Wasserstoff und Sauerstoff<br />
verhält sich wie folgt: V H2 : V O2 = 2 : 1 (siehe Diagramme Folie 1).<br />
Ursache dafür ist die unterschiedliche Anzahl an Elementarladungen z, die für <strong>de</strong>n<br />
Formelumsatz jeweils erfor<strong>de</strong>rlich sind (4 e – pro O 2 , aber nur 2 e – pro H 2 ).<br />
an<strong>de</strong>re Beispiele:<br />
• Ag + + e – Ag ➟ z = 1<br />
• Cu 2+ + 2 e – Cu ➟ z = 2<br />
• Al 3+ + 3 e – Al ➟ z = 3<br />
Daraus ergibt sich:<br />
Die von <strong>de</strong>r gleichen Elektrizitätsmenge I · t an <strong>de</strong>n Elektro<strong>de</strong>n umgesetzten Stoffmengen<br />
verhalten sich umgekehrt proportional zur jeweils erfor<strong>de</strong>rlichen Anzahl an<br />
Elementarladungen z:<br />
n 1<br />
n 2<br />
= z 2<br />
z 1<br />
(2. <strong>FARADAYsche</strong>s Gesetz)<br />
Schlußfolgerungen:<br />
➀ Da n = m M gilt: m 1 : m 2 = M 1<br />
z 1<br />
: M 2<br />
z 2<br />
➁ Die Gesamtladung eines Mols einfach gela<strong>de</strong>ner Ionen ergibt sich aus <strong>de</strong>m Produkt<br />
<strong>de</strong>r Elementarladung e = 1,602 · 10 −19 As und <strong>de</strong>r AVOGADRO-Konstante<br />
N A = 6,023 · 10 23 mol −1 . Dieses Produkt heißt FARADAY-Konstante:<br />
F = e · N A ≈ 9,65 · 10 4 As · mol −1 ≈ 26,8Ah · mol −1<br />
➂ Die FARADAY-Konstante ist <strong>de</strong>r Proportionalitätsfaktor für das 1. <strong>FARADAYsche</strong><br />
Gesetz. Unter Berücksichtigung <strong>de</strong>r Elementarladung z gilt:<br />
I · t = F · n · z<br />
➃ Unter Berücksichtigung <strong>de</strong>r molaren Masse M ergibt sich daraus die<br />
Größengleichung für elektrochemische Berechnungen:<br />
m<br />
M = I · t<br />
F · z<br />
mit<br />
F ≈ 9,65 · 10 4 As · mol −1 ≈ 26,8Ah · mol −1<br />
Aufgaben<br />
1. Berechnen Sie die Elektrizitätsmenge I · t in Ah, die erfor<strong>de</strong>rlich ist, um eine Tonne<br />
Kupfer abzuschei<strong>de</strong>n.<br />
2. Wie lange dauert es, mit einer Stromstärke von 30 kA eine Tonne Natriumhydroxid<br />
aus einer Kochsalzlösung zu erzeugen?<br />
Lösungen: 1.: I · t = 844kAh; 2.: t = 22,3h