Berechnung der Zellpotentiale

Berechnung des Zellpotentials:

Die Nettoreaktion einer Voltaizelle, die aus einer Standard-Zinkelektrode und einer Standard-Kupferelektrode aufgebaut ist, beträgt erhalten durch Addition der beiden Halbreaktionen:

Oxidation	Zn ( s) Zn2 + (aq) + 2e–	E ° = 0,763 V
Reduktion	2	E ° = 0,337 V
		sum
net	Zn (s) + 2Ag + (aq) 2Ag (s) + Zn2 + (aq)	E ° = 1,100 V

Hinweis: Obwohl wir die Silberreduktion mit dem Faktor 2 multiplizieren mussten, damit sich die verbrauchten Elektronen mit denen des Zinkoxids ausgleichen Wir multiplizieren das Silberreduktionspotential NICHT mit diesem Faktor. Bei der Manipulation von Potentialen sollten wir nur die Vorzeichen der Werte ändern, nicht die Größe.

Woher wissen wir, welches Metall oxidiert und welches Metallion reduziert wird?

Betrachten Sie eine Tabelle mit Standardreduktionspotentialen!

Eine der Halbreaktionen muss umgekehrt werden, um eine Oxidation zu erhalten. Kehren Sie die Halbreaktion um, die die höchste (positive) Netto-EMK für die Zelle ergibt. Denken Sie daran, dass beim Umkehren einer Reaktion auch das Vorzeichen von Eº (+ oder -) für diese Reaktion umgekehrt wird. Betrachten Sie noch einmal die folgende Tabelle der Standardreduktionspotentiale:

Berechnen wir das Potential, das von einer aus Standard-Zr- und I2-Elektroden aufgebauten Zelle erzeugt wird: Aus der Tabelle schreiben wir für jede eine ausgeglichene Reduktionshalbreaktion Elektrode und kopieren Sie die Reduktionspotentiale nach unten:

2e– + I2 (s) 2 I– (aq)	E ° = 0,54 V
4e– + Zr4 + (aq) Zr (s)	E ° = –1,53 V

Umkehren, welche Reaktion das positivste Standardreduktionspotential ergibt? Versuchen wir beides!

Fall 1: Umkehren der Jodreduktion:

Eºnet = Eºox (I2) + Eºred (Zr)

Eºnet = (- 0,54) + (- 1,53)

Eºnet = – 2,07 V

Fall 2: Umkehrung der Zirkoniumreduktion:

Eºnet = Eºred (I2) + Eºox (Zr)

Eºnet = (0,54) + (1,53)

Eºnet = 2,07 V

Hinweis: Im ersten Fall wird berechnet Nettopotential ist nicht einmal positiv! Diese Reaktion würde nicht wie vorgeschlagen spontan ablaufen.

Das höchste positive Potential wird unter Verwendung der Zr-Oxidationshalbreaktion gefunden. Die Zelle würde daher in Fall 2 spontan vorgehen. Beachten Sie, dass wir den Wert für das Reduktionspotential von I2 nicht mit dem Faktor 2 multipliziert haben, obwohl die Iodreduktionsgleichung mit diesem Faktor multipliziert würde, um die Anzahl der erzeugten Elektronen auszugleichen und verbraucht.

Überprüfung: Leiten Sie auf einem Blatt Papier die ausgeglichene Nettogleichung für diese Voltaikzelle ab. Wenn Sie fertig sind, klicken Sie auf das Fragezeichen, um die Antwort anzuzeigen.

Verwenden Sie die vorherige Tabelle der Standardreduktionspotentiale, um die von den folgenden Voltaikzellen unter Standardbedingungen erzeugte Spannung zu berechnen – bitte zwei Dezimalstellen!:

Elektrode1	Elektrode 2	Eºnet	(* Standardwasserstoffelektrode)
Hg / Hg2 +	SHE *
Zr / Zr4 +	Rb / Rb +
Rb / Rb +	Hg / Hg2 +

Bevor Sie zur nächsten Seite wechseln, sollten Sie dies tun Wie berechnet man das Nettopotential einer Voltaizelle anhand einer Tabelle mit Standardreduktionspotentialen?