Elektrochemie Elektrochemische Vs Galvanische Zelle Galvanische Zelle Def
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Elektrochemie Elektrochemische Vs. Galvanische Zelle
Galvanische Zelle Def. : Eine galvanische Zelle oder ein galvanisches Element ist eine Vorrichtung zur Umwandlung spontaner chemischer Energie in elektrische Energie
Galvanische Zelle am Beispiel des Daniell. Elementes
Funktionsweise des Daniell-Elementes
Funktionsweise des Daniell-Elementes
Die Standard EMK einer Zelle ergibt sich aus der Differenz der einzelnen Standardpotentiale Für das Daniell-Element gilt folgende Halbzellenformulierung:
Elektromotorische Kraft (EMK) n Unter Standardbedingungen (25°C, [1 mol/l], 1 atm) heißt EMK Standard. Die thermodynamische Beziehung zwischen der EMK und der freien Enthalpie (Gibbs-Funktion) einer Redoxfunktion ist gegeben durch:
Elektromotorische Kraft (EMK) Falls DG>0 so verläuft die Reaktion spontan oder exergonisch Falls DG<0 so verläuft die Reaktion nicht spontan oder endergonisch
Nernst`sche Gleichung Da sich die Konzentrationen im Verlauf chemischer Reaktionen ändern und nicht immer Standardbedingungen vorliegen, müssen wir die Beziehung der Änderung des Redoxpotential und der Konzentration kennen. n Dazu wendet man das MWG auf Redoxreaktionen an, und gelangt zur Nernst`schen Gleichung n
Nernst`sche Gleichung n Redoxgleichung n Gleichgewichtskonstante n Thermodynamik Elektrochemie n
Nernst`sche Gleichung n Durch Gleichsetzen und Umformen nach E erhält man daher: n R, T, F sind konstante Größen. Durch Einsetzen der Gleichgewichtsbd. für ln. K erhält man:
Elektrochemische Zelle Def. : Elektrischer Strom wir verwendet, um Redoxreaktionen, die nicht spontan ablaufen, zu erzwingen.
Bsp. Für eine elektrochemische Zelle
Vorgänge in der elektrochemischen Zelle Die elektrochemische Zelle besteht aus zwei Elektroden gleichen Materials und einer Spannungsquelle. n Das Metall wird an der Anode oxidiert und geht in Lösung, um dort zur Kathode zu wandern, wo es wieder reduziert wird. n Die Masse des Metalls ist Proportional zur durchgegangenen Elektrizitätsmenge. n
Diese Zusammenhänge werden im 1. und 2. faradayschen Gesetz quantitativ berücksichtigt.
Elektrochemie im Alltag n Die Alkali-Mangan-Batterie
Alkali-Mangan-Batterie Die am häufigsten eingesetzte Primärbatterie für Kleinverbraucher, gute Belastbarkeit, gute Lagerfähigkeit, preiswert. Einsatz in tragbaren und stationären Geräten mit geringem Leistungsbedarf n Zink / KOH / Mn. O 2 ( C ) –System n
Vereinfachte elektrochemische Reaktionsgleichungen n Negative Elektrode: Zn 0 + 2 OHZn 2++(OH)2 - + 2 e- n Positive Elektrode: Mn 4+O 2+ 2 H 2 O+ 2 e. Mn 2++(OH)2 + 2 OH- n Summe: Mn. O 2 + Zn + 2 H 2 O Zn(OH)2 Mn(OH)2
Zink-Braunstein-Zelle n Auch Lechlanchè-Element
Zink-Braunstein-Batterie Einsatz als preiswerte Primärzelle im Bereich kleiner Leistungen n Das 1866 eingeführte Standard LeclanchéElement wird heute wegen des hohen Quecksilbergehaltes in der Zinkelektrode kaum mehr verwendet - Ablösung durch die Alkali-Mangan-Zellen n
Vereinfachte elektrochemische Reaktionsgleichungen n Reduktion: 2 Mn 4+ + 2 e- 2 Mn 3+ n Oxidation: Zn n Redoxgleichung: Zn + 2 Mn 4+ Zn 2+ + 2 Mn 3+ Zn 2+ + 2 e-
ENDE
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