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Die Spannung U ist also die Potenzialdifferenz zwischen den beiden betrachteten
Redoxsystemen.
Die so ermittelten Potenziale bezeichnet man als Standard-Elektrodenpotenziale E°, da sie für
Lösungen mit c = 1 mol/L bei 298 K und 1013 hPa gelten.
Sind die Elektrodenpotenziale verschiedener Redoxsysteme bekannt, errechnet sich die
Spannung nach:
U = E A – E D
wobei gilt: E A = Potenzial des Akzeptors, also des Redoxpaares, das reduziert wird, edler ist,
ein positiveres Potenzial hat.
E D = Potenzial des Donators, also des Redoxpaares, das oxidiert wird, unedler ist, ein
negativeres Potenzial hat.
Für unsere galvanische Zelle Zn/Zn 2+ //Cu 2+ /Cu, das sogenannte Daniell-Element, ergibt sich
eine Spannung von U = 0,35 V – (- 0,76 V) = 1,11 V (siehe Skizze).
Einfluss der Konzentration auf das Potenzial
Verändert man die Elektrolytkonzentration, hat das direkten Einfluss auf die Lage des
elektrochemischen Gleichgewichts, somit auch auf den Elektronendruck bzw. das Potenzial
eines Redoxpaares:
z.B.: für die Zinkhalbzelle lautet das elektrochemische Gleichgewicht:
Zn 2+ s ⇋ Zn 2+ aq
Erhöht man die Elektrolytkonzentration in dieser Halbzelle, wird c (Zn 2+ aq) größer, somit die
Wahrscheinlichkeit der Anlagerung von Zinkionen am Metall erhöht. Dadurch wird das
Gleichgewicht nach links verschoben, die Elektrode positiver, der Elektronendruck des
Metalls geringer, d.h. das Potenzial der Halbzelle wird positiver, die Halbzelle wird edler.
Den gleichen Einfluss hat eine Konzentrationserhöhung des Elektrolyten bei allen anderen
Redoxpaaren.
Experimentell findet man folgende Daten:
Man nutzt zur Untersuchung Konzentrationszellen,
also zwei gleiche Halbzellen: z.B.: zwei Kupferhalbzellen:
Die Konzentration der einen Halbzelle bleibt unverändert
bei 1 mol/L, bei der zweiten Halbzelle wird
jeweils eine Verdünnung auf 1/10. durchgeführt.
Die gleiche Untersuchung wird für Silber-, Zink-,
Aluminium,….-Konzentrationszellen vorgenommen. Die Ergebnisse sind im Folgenden
tabellarisch aufgelistet:
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