galvanische Zelle

[samantha]

Hallo Leute!
Ich habe eine Aufgabe und die dazugehörige Lösung...allerdings würde ich selbständig niemals auf diesen Lösungsansatz kommen und kann ihn, obwohl erklärt auch nicht nachvollziehen!

Aufgabe:

Eine galvanische Zelle besteht aus einer Wasserstoff-Halbzelle und einer unbekannten Halbzelle, beider unter Standard-Bedingungen.
Beim Verdünnen der Lösung in der unbekannten Halbzelle wird die Spannung der galvanischen Zelle größer.
Welche der folgenden Aussagen können richtig sein?

I) es handelt sich um eine Zn2+/Zn Halbzelle
II) es handelt sich um eine Cu2+/Cu Halbzelle
III) es handelt sich um eine Cl2/Cl- Halbzelle

Lösung:

hier wird nun mit der Nerntschen-Gleichung argumentiert.
Es heißt dann, dass z.B. Kupfer als Akzeptorhalbzelle fungiert, und ihr Potential bei Verdünnung kleiner wird, die Spannung damit sinkt....
aber warum wird das Potential denn kleiner?

ich dachte ja erst, es würde was damit zu tun haben, dass es sich um eine Akzeptorhalbzelle handelt...
ABER: die Chlorhalbzelle ist ebenfalls eine Akzeptorhalbzelle...ihr Potential wird beim Verdünnen aber größer!

Es wäre wirklich sehr nett, wenn mir jemand diesen Sachverhalt (Spannung wird durch Verdünnen größer/kleiner) idiotensicher erklären könnte!
Víelen vielen Dank schoma;-)

[alpha]

Nun, so ganz einfach ist das nicht zu "erklären" - alles was mit Nernst zu tun hat, erkläre ich am liebsten mathematisch. - Du hast ja die Halbreaktionen:

Oxidation:
H2 --> 2 H+ + 2e-
Reduktionen
Cl2 + 2e- --> 2 Cl-
Cu2+ + 2e- ---> Cu

und die Nernst'sche Gleichung:
[formel]E=E^{\circ} + \frac{RT}{nF}ln\frac{[ox]}{[red]}[/formel]

So... und wenn du jetzt die Konzentrationen für ox und red einsetzt, so ergibt sich für das Chlor-Zeug: [ox]=[Cl2] und [red]=[Cl-]2
Für das Cu-Zeug: [ox]=[Cu2+] und [red]=1 (da ein Feststoff)

Soo... und wenn du jetzt verdünnst, so hat das beim Cu nur einen Einfluss auf Cu2+ und steht also im Nenner, kleinere Zahl --> kleinerer ln.
Aber beim Cl, da steht die kleinere Zahl zwar auch im Nenner, aber im Zähler ebenfalls und dort erst noch quadratisch! - d.h. im Zähler hat sie ein höheres Gewicht, so dass der Wert, von dem der ln gebildet wird, grösser ist --> grösserer Wert vom ln!

War das einigermassen verständlich? - Wenn nicht, einfach wieder nachfragen.


Es grüsst
alpha

[samantha]

also zunächst erstmal danke alpha...
ich habe schon verstanden, wie du das meinst...aber da sind dennoch einige Verständnisprobleme:

Wenn wie du sagtest gilt: "Für das Cu-Zeug: [ox]=[Cu2+] und [red]=1 (da ein Feststoff) "

...wieso ist denn dann nicht [ox]=[Cl2] ebenfalls =1?
Cl2 ist doch immerhin auch ein Feststoff?!

Und dann meintest du noch:

"nur einen Einfluss auf Cu2+ und steht also im Nenner"
ABER: Cu2+ ist doch ox...und ox steht nach deiner nernstschen Gleichung nicht im Nenner sondern im Zähler...was aber auch logischer ist...denn je mehr wasser, desto weniger cu2+ im selben Volumen vorhanden-->kleinere Zahl-->kleinerer ln...richtig?

[alpha]

Jep, das mit dem Cu2+ ist mein Patzer, ich schrieb Nenner, obwohl ich Zähler meinte

Aber Cl2, elementarer Chlor ist - zumindest unter Normalbedingungen nicht ganz ein Feststoff, sondern ein Gas - ein unangenehmes Gas...


Es grüsst
alpha

[samantha]

Vielen Dank alpha!
Aaaber...ich verstehe leider immer noch nicht ganz!
Ich dachte mit Cl2 sei die Elektrode gemeint und mit Cl- das was sich in der Lösung befindet?! Demnach befindet sich also Cl2 sowohl in der Lösung und ist gleichzeitig auch Feststoff (=Elektrode)?
Wenn das so ist, muss man doch einen riesigen Erfahrungswert haben, um sagen zu können, wann man einen Stoff als Feststoff und wann man ihn las teilweise gelöst betrachten kann...oder?

[alpha]

nun... - Cl2 ist KEIN Feststoff, soviel darfst du mir mal glauben. Die Elektrode braucht ja auch nicht aus Cl2 zu bestehen? - Kannst ja auch eine platinierte Platinelektrode nehmen? - Bei der NWE ist ja auch nicht die Elektrode aus H2 sondern nur von H2 umspühlt...

Nun, ein klein wenig Stoffwissen muss man schon haben um sagen zu können, was als Feststoff vorliegt bei Normalbedingungen...


Es grüsst
alpha

[tiffany]

Hallo:D

Hab zu dem Thema auch mal ne Frage!
Und zwar würde ich gerne wissen, ob ich mir das so richtig vorstelle mit der Einstellung des chemischen Gleichgewichts bei der Standardwasserstoffhalbzelle!
Und zwar stellt sich doch immer eine Ladungsdoppelschicht ein...und normalerweise bleiben die Elektronen dabei im Metall zurück...
heißt das dann im Falle von Platin und Wasserstoff, dass das Wasserstoff seine Elektronen an das Platin abgibt?
Etwa so? :

[brain]

Sicherlich ist das die Erklärung. Die Elektronen sind ja im Endeffekt im Platin, sonst könnte man da ja kein Potential messen an dem Platin gegenüber anderen Elektroden. Das Platin adsorbiert den Wasserstoff an der Oberfläche und "katalysiert" dann wahrscheinlich die Spaltung in Ionen. So stelle ich mir das ungefähr vor.