normalpotential von wasser

[Gast]

hi leute,
aus lauter frust am lernen fürs vordiplom wende ich mich nun voller hoffnung an euch. folgendes problem:

die standard H+/H2-Elektrode wird bei einer H+-aktivität von a = 1 definitionsgemäß mit E0 = 0 gesetzt!!!

laut nernstscher gleichung alles einleuchtend:
2 H+ + 2 e- ----> H2
bei c(H+)=1 mol/l folgt also:
E = E0 + 0,059/2 * lg ((c2(H+))/(p(H2)))
E = 0 V + 0,059/2 * lg 0
E = 0 V
alles roger und noch alles kappiert!
der einfachheit halber setze ich ab nun alle aktivitäten gleich den konzentrationen und vernachlässige die drücke der gase!!!

kommt es nun zur pH-wert änderung auf beispielsweise pH 7, so hat man c(H+)=10-7mol/l
(siehe ionenprodukt des wassers!!!)
damit ergibt sich laut nernstscher gleichung:
E = E0 + 0,059/2 * lg ((c2(H+))/(p(H2)))
E = 0 V + 0,059/2 * 2 * lg 10-7
E = - 0,413 V
alles roger und noch alles kappiert! steht auch überall in jedem lehrbuch so drin!

schaut man sich nun folgende reaktion an:
(1) 2 H2O + 2 e- ----> H2 + 2 OH-
so ist doch diese rg nichts anderes als:
(2) 2 H+ + 2 e- ----> H2
mit dem unterschied, dass in der oberen rg einfach wasser hinzugenommen wurde!

laut ionenprodukt des wassers ergibt sich: Kw = c(H+) * c(OH-) = 10-14 mol²/l²
somit c(OH-) = c(H+) = 10-7mol/l
nun ist es doch egal, ob ich sage, dass in Reaktionsgleichung (1) die OH--konz. bzw. in Reaktionsgleichung (2) die H+-konz. gleich 10-7mol/l ist??? (ist ja gezwungenermaßen der grundstein des ionenproduktes des wassers)

stelle ich nun die nernstsche gleichung für Reaktion (1) auf, so ergibt sich:
E = E0 + 0,059/2 * lg (1/(c2(OH-)))
und durch einsetzen von c(OH-) = 10-7mol/l erhält man
E = 0 V + 0,059/2 * lg 1014
E = 0,413 V

nun das verwunderliche an der ganzen geschichte:
1. für die gleiche reaktion erhält man zwei unterschiedliche normalpotentiale (einmal -0,413 V und das andere mal +0,413 V)
2. schaut man in der elektrochemischen spannungsreihe, so findet man für die reaktion:
2 H2O + 2 e- ----> H2 + 2 OH-
folgendes standardpotential: E0 = -0,82806 V

nun meine frage:
was mache ich falsch??? ich sitze nun schon seit zwei tagen über diesem problem und weiss nun absolut nichtmehr weiter


ich würde mich wirklich riesig freuen, wenn mir jemand weiterhelfen kann.
vielleicht kann mir auch jemand erklären, wie ich bei folgender reaktion:
4 H+ + O2 + 4 e- ----> 2 H2O
auf das normalpotential von E0 = +1,229 V komme???

vielen dank schonmals im vorraus
gruß
botulinostoxin alpha

[Ionenfischer]

Hi!

Den Fehler im ersten Teil finde ich jetzt leider auf Anhieb auch nicht. Bin wohl etwas aus der (PC)-Übung...

Aber im zweiten Teil liegen die Fehler meiner Meinung nach hieran:

1. Du findest für die Rkt: 2 H2O + 2 e- ----> H2 + 2 OH- ein Standardpotential von -0,82806V, weil die Standardbedingungen hier auch einen pH von 14 bedeuten!! Deshalb ist auch dieses Potential genau doppelt so groß wie das bei ph 7!

2. Die Rkt: 4 H+ + O2 + 4 e- ----> 2 H2O bezieht sich ja auch auf eine völlig andere Halbzelle! Hier wird deine Inertelektrode ja nicht mehr von Wasserstoff, sondern von Sauerstoff "umspült". Folglich muss ja auch das Standardpotential ein ganz anderes sein!

Viel Glück im Vordiplom und gutes Lernen.

Ionenfischer

[fallout1982]

Beim Elektronenpostential musst du genau wie beim MWG die Konzentrationen mit einem Exponenten versehen! Und zwar:

nX => [X]n

Dann ergeben die Gleichungen auch einen Sinn

[Gast]

Generell gillt doch Postive Pool minus neg. Pol. in einer Galvanischen Zelle.

Dann kommst du auch auf dein Potential von -0.82806