Herr Nernst und seine Gleichung

[Parakai]

Ich hab da mal wieder was,
Folgende Aufgabe, ich habe einen Bleiakkumulator, die Dioden sind in 2M-Schwefelsäure getaucht, eine bestehte aus Pb, die andere aus Bleioxid, beim Entladen entsteht Pb2+ und PbSO4, Redoxgleichungen sind mir klar die sehen ja so aus:

I) Pb + SO4(2-) --> PbSO4 + 2e-
II) PbO2 + SO4(2-) + 4H+ + 2e- --> PbSO4 + 2H2O

So ich soll jetzt beide Nernst'sche Gleichungen aufstellen, dafür brauch ich aber die Konzentrationen der Oxidations und Reduktionsmittel. Sind die dann auch jeweils 2M?
Besten Dank schonmal im Vorraus.

Parakai

[Cabrinha]

eine kleine Hilfe, da e-Chemie nicht so mein Lieblingsgebiet ist: Konzentrationen von Feststoffen wie von elementarem Blei sind in der Nernst-Gleichung =1 zu setzen.

[vogelmann]

eine kleine Hilfe, da e-Chemie nicht so mein Lieblingsgebiet ist: Konzentrationen von Feststoffen wie von elementarem Blei sind in der Nernst-Gleichung =1 zu setzen.

Nah, eher die Aktivität

[alpha]

und als weitere Hilfe: Sowohl Plumbum selbst, als auch sein Oxid, als auch das Sulfat sind Feststoffe - und das Wasser vergisst du besser auch gerade...


Grüsse
alpha

[Parakai]

Aber das Wasser muss doch mit da rein, zumindest in die Halbgleichungen, die stimmen zu 100%, habs kontrolliert.
Also wäre die Gleichung für I) E = E0 + 0,06/2 x log c(PbSO4) und
für II) E = E0 + 0,06/2 x log 1/c(PbSO4) oder nicht?
Wie hoch ist aber die Konzentration von PbSO4??

[alpha]

Natürlich gehört das Wasser in die Halbgleichung, nicht aber in den Nernst! - Die Konzentration von Wasser (Lösungsmittel) solltest du NIE in einen solchen Ausdruck einsetzen!

Wie gesagt: PbSO4 ist FEST (was der Vorteil ist an diesen tollen Bleiakkumulatoren: Alles Feststoffe, Keine Probleme von Vermischen - und konstante Spannung, da nur abhänigig von H+ und diese ist, wenn ich mich nicht irre, auch in einem grossen Überschuss vorhanden...)


Grüsse
alpha

[Parakai]

Das das Wasser nicht in die Gleichung gehört ist mir ja eh klar. Also wäre die Gleichung einfach E = E0 + 0,06/2 x log 1? Also einfach E = E0??

[alpha]

0.06 ? - Dieser Wert sagt mir spontan nichts, aber egal, mag einer der gerundeten Werte sein... Vielleicht jener, der bei mir als 0.0592 im Kopf herum schwirrt, könnte ja gut sein

aber weshalb log(1)? - In der einen Gleichung tauchen doch immerhin noch SO42- auf und in der anderen H+! - Auch wenn diese in einer grossen Konzentration vorhanden sein sollten, vernachlässigen würde ich sie nicht, schliesslich hat 2 M H2SO4 nicht unbedingt Aktivität 1, ist ja doppelt so gross wie die Standardkonzentration von 1 M... (und dann müsstest du dir noch überlegen, ob du die Schwefelsäure 2 fach deprotonieren willst - musst fast, sonst hat es etwas wenig (mühsam zu berechnen wieviel) SO42- in der Sosse, aber wenn der berechnete Wert nicht stimmen würde, so wäre das nur zu leicht zu erklären mit der unvollständigen Dissoziation der Schwefelsäure...

Habe dich hoffentlich nicht komplett verwirrt!


Grüsse
alpha


Grüsse
alpha

[Parakai]

Ne ganz verwirrt nicht, aber ein gutes Stück schon ^^
Aber ich kann doch nicht die Konzentration von SO4(2-) einsetzen, immerhin kommt in die Gleichung doch die Konzentration des Oxidations -und Reduktionsmittel.
Zu I)
c(Ox.) wäre ja die Konzentration von PbSO4, die ja 1 beträgt.
c(Red.) wäre in dem Fall die Konzentration von Pb, die ja auch 1 beträgt, da kann ich doch net die Konzentration von SO4(2-) einsetzen oder doch?
Selbes gilt ungefähr bei II).
Um mal ganz dreist zu sein, wie würdest Du denn die Gleichung aufstellen, ich hab schon gegooglet, aber leider nichts gefunden.

Greetz
Parakai

Edit:

Hab nochmal gegooglet und das hier gefunden:

I) PbO2 + H2SO4 + 2 H+ + 2 e- ---> PbSO4 + 2 H2O
II) Pb + H2SO4 ----> PbSO4 + 2 e- + 2 H+

Nernst dazu:

I) E = E0 + 0,06/2 x log c(H2SO4)xc(H+)²
II) E = E0 + 0,06/2 x log c(H+)²/c(H2SO4)

Was ich hier jetzt nicht verstehe, warum setze ich die Konzentration von H2SO4 ein?

[alpha]

Na dann, dann sehen wir doch mal noch, was mein Lieblingsbuch dazu sagt: Der ATKINS:
Da finde ich:
Anode: (Pb(s) + HSO4- (aq) ---> PbSO4(s) + H+(aq) + 2e-
Kathode: PbO2 + 3 H+(aq) + HSO4- + 2e- ---> PbSO4(s) + 2 H2O

Da wir haben E=E0 + 0.03 log([ox]/[Red]) klären wir doch mal ab, was mit [ox] und [Red] gemeint ist...
Ich mag es nicht nachschlagen, aber ich kann dir sagen: Da gehören die Aktivitäten ALLER beteiligter Spezien hinzu: Werden Protonen ge-/verbraucht, so müssen diese berücksichtigt werden, die haben ja genau so einen Einfluss auf das Ablaufenkönnen der Reaktion! - Das ist wie ein MWG, nur für eine Halbreaktion! - Und wegen dem Logarithmus kannst du die Reihenfolge wählen, wie du willst: Plus log(ox/red); Minus log(red/ox).

Aber wollen wir es doch konkret auch noch einsetzen:

A: E=E0 + 0.03 * log([H+]/[HSO4-])
K: E=E0 + 0.03* log([H+]^3*[HSO4-])

Und mit diesen Formeln kannst du sogar einigermassen vernünftig rechnen! - Denn c(H2SO4) in 2 M H2SO4 ist gering, c(HSO4-) jedoch nahezu 2 M. Da H+ schätzungsweise auch ca. 2 M ist, erhältst du für den Vorgang an der Anode E=E0 heraus, für die Kathode hingegen ist es nicht E0.

Hoffe, dich noch etwas entwirrt zu haben


Es grüsst
alpha

[Parakai]

Ja die Entwirrung funktioniert einigermaßen. Was mich persönlich dabei wundet, warum man die Konzentration der Schwefelsäure einsetzt?

[alpha]

Jetzt verstehe ich dich nicht ganz: Was möchtest du denn einsetzen? - Gar nichts, ausser den Metall(-derivaten), (wenn man denen so sagen darf...)?

Es grüsst
alpha

[Parakai]

Die ganze Sache hat sich aufgeklärt, hab mit nem Kumpel gestern mal darüber geredet, es gibt ja noch eine Nernst'sche Gleichung wo man Q in den log schreibt, dann ist mir auch alles klar geworden.
Ich danke Dir trotzdem vielmals für Deine Bemühungen.

[alpha]

"noch eine Nernst'sche Gleichung"? - Was soll das wieder heissen? - Es ist ein und dieselbe!


Grüsse
alpha

[Parakai]

Joa im Endeffekt schon, aber da setzt man eben Q ein, ich kannte die bis dato nicht, deswegen noch eine