PowerPoint-Pr�sentation by PDhYb68

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									9 Elektrochemie
           9 Elektrochemie



9.1 Elektrochemische Zellen
9.2 Elektromotorische Kraft – Nernstsche Gleichung
9.3 Halbzellen, Standard-Elektrodenpotentiale
9.4 Bestimmung von Dissoziationskonstanten & Ionenprodukte
9.5 Technisch wichtige Zellen
9.6 Elektrolyse
Galvanispannung
         Galvanispannung




                           Taucht man einen Zn-
                           Stab in eine wässrige
                           CuSO4-Lösung, entsteht
                           auf der Zn-Fläche ein
                           Cu-Überzug & Zn2+-Ionen
                           sind in der Lösung
                           entstanden.
                           Cu-Stab zeigt in diesem
                           System keinen
                           sichtbaren Effekt.

    Einfaches Daniell-
         Element
Spannungsreihe
        Spannungsreihe




        Das jeweils links stehende Metall
     „verdrängt“ ein rechts stehendes Metall.
Goldblatt-Elektroskop
        Goldblatt-Elektroskop




                          Volta beobachtete 1794
                          die Kontaktelektrizität:
                          An der Berührungsstelle
                          zweier Metalle bilden sich
                          Oberflächenladungen.
Galvanische Zelle
              Galvanische Zelle



                       Die Galvanispannung an der
                       Phasentrennfläche
                       Metall|Metallion sind durch
                       direkte Messungen schwer
                       zugänglich.
                       Ein indirekter Weg ist jedoch
                       möglich, z.B. durch Anbringung
                       eines porösen Tontopf, der die
                       Diffusion der Ionen &
                       Wasserteilchen ermöglicht,
                       aber eine Vermischung durch
                       Konvektion verhindert.
Elektronentransport
          Elektronentransport
9 Elektrochemie
       9.2 Elektromotorische Kraft



9.1 Elektrochemische Zellen
9.2 Elektromotorische Kraft – Nernstsche Gleichung
9.3 Halbzellen, Standard-Elektrodenpotentiale
9.4 Bestimmung von Dissoziationskonstanten & Ionenprodukte
9.5 Technisch wichtige Zellen
9.6 Elektrolyse
Der Stromkreis
           Stromkreis




       Einfacher Stromkreis mit Messgeräten:
       • S = Stromquelle
       • V = Voltmeter (misst die Spannung U)
       • A = Amperemeter (misst den Strom I)
       • R = Verbraucher
Innerer WiderstandInnerer Widerstand




                     Ri = innerer Widerstand
               U0    U0 = Klemmspannung
        Ri 
               i0
                     i0 = Kurzschlußstrom
Elektrische Arbeit Elektrische Arbeit




            Wel  I2  R  t  n  F  U
Zitronenzellen    Zitronenzellen




     Der geleistete Strom der Zitronenzellen kann
     das rote Lämpchen zum Leuchten bringen.
Elektrische Leitfähigkeit
           Elektrische Leitfähigkeit




Der Widerstand R eines Leiters ist gegeben durch:              l
                                                         R
                                                               q

                                       l = Leiterlänge
                                       q = Querschnittsfläche
                                        = spezifischer Widerstand

Die spezifische Leitfähigkeit k ist der Kehrwert von :

               1     1  1S
          k
                     m
                          m
                            

Für Chemie ist die Zellkonstante C interessant:

         C  k R
       Bestimmung Leitfähigkeit
Bestimmung der der Leitfähigkeit




  Typische Messzelle zur Bestimmung der Leitfähigkeit
  Links: für Lösungen mit geringer Leitfähigkeit
  Rechts: für Lösungen mit hoher Leitfähigkeit
                       C-Abhängigkeit der
C-Abhängigkeit der Äquivalentleitfähigkeit
               Äquivalentleitfähigkeit




   Konzentrationsabhängigkeit* der Äquivalentleitfähigkeit
            verschiedener Elektrolyte bei 25 °C

          (*wegen interionischer Wechselwirkung)
    Das Kohlrausch-Gesetz
                   Kohlrausch-Gesetz




                                                                      
                                                                      A c'   




       = Dissoziationsgrad

  = molare Grenzleitfähigkeit (die hypothetische  bei unendlicher Verdünnung)
A       = T-abhängige Konstante (spezifisch für ein Elektrolyt/LM-Paar)
    '
c       = Äquivalentkonzentration
 vonÄqualentleitfähigkeit alsEssigsäure als der c '
      Essigsäure von Funktion
       Funktion der Äqualentkonzentration




  Die durchgezogene Linie ist der Graph der Kohlrausch-
         Gleichung unter Berücksichtigung von 
Protonenwanderung
       Protonenwanderung



 Kettenleitungsmechanismus von Protonen in Wasser
 nach Grotthus




                              ze
Ionenbeweglichkeit:   u 
                             6 


Wanderungsgeschwindigkeit:
                                     z  eU uU
                                         
                                     6l   l
              von Essigsäure
Leitfähigkeit Leitfähigkeit von Essigsäure


                                         Durch Zugabe von
                                         Lösungsmittel wird die
                                         Konzentration der
                                         Essigsäure erniedrigt.
                                         Mit zunehmender
                                         Dissoziation steigt der
                                         Widerstand der
                                         Lösung.




   = undissozierte Essigsäureteilchen
   = H3O+
   = Ac-
Elektrophorese Elektrophorese


          Elektrophorese von Kaliumpermanganat




Durch elektrische Felder wirken auf Ionen Kräfte.
Aufgrund unterschiedlicher Wanderungsgeschwindigkeiten
ist Trennung von Ionen auf diese Weise möglich.
  Elektrochemie
99.3 Halbzellen, Standard-Elektrodenpotentiale


9.1 Elektrochemische Zellen
9.2 Elektromotorische Kraft – Nernstsche Gleichung
9.3 Halbzellen, Standard-Elektrodenpotentiale
9.4 Bestimmung von Dissoziationskonstanten & Ionenprodukte
9.5 Technisch wichtige Zellen
9.6 Elektrolyse
Daniell-Element           Daniell-Element




        Ablaufende Reaktionen
         in beiden Halbzellen:
       • links: Zn  Zn2+ + 2e-
       • rechts: Cu2+ + 2e-  Cu
                von Dissoziationskonstante &
99.4 BestimmungIonenprodukte
  Elektrochemie


9.1 Elektrochemische Zellen
9.2 Elektromotorische Kraft – Nernstsche Gleichung
9.3 Halbzellen, Standard-Elektrodenpotentiale
9.4 Bestimmung von Dissoziationskonstanten & Ionenprodukte
9.5 Technisch wichtige Zellen
9.6 Elektrolyse
9 Elektrochemiewichtige Zellen
       9.5 Technisch



9.1 Elektrochemische Zellen
9.2 Elektromotorische Kraft – Nernstsche Gleichung
9.3 Halbzellen, Standard-Elektrodenpotentiale
9.4 Bestimmung von Dissoziationskonstanten & Ionenprodukte
9.5 Technisch wichtige Zellen
9.6 Elektrolyse
Alkali-Mangan-Batterie
      Alkali-Mangan-Batterie
Bleiakku   Bleiakku
      Speicherung des Stroms
Stromspeicher




     Der von Kartoffelzellen geleistete Strom wird
     zunächst in einer Diode gespeichert. Die auf-
     geladene Diode dient dann als Energiequelle
     für eine Uhr.
9 Elektrochemie
           9.6 Elektrolyse



9.1 Elektrochemische Zellen
9.2 Elektromotorische Kraft – Nernstsche Gleichung
9.3 Halbzellen, Standard-Elektrodenpotentiale
9.4 Bestimmung von Dissoziationskonstanten & Ionenprodukte
9.5 Technisch wichtige Zellen
9.6 Elektrolyse
Elektrolyse   Ag-Fraktal
Physikalische Chemie
                Inhaltsverzeichnis


 1. Zustandsverhalten
 2. Chemische Energetik
 3. Umwandlungen und Gleichgewicht
 4. Chemisches Gleichgewicht
 5. Grundlagen der Reaktionskinetik
 6. Thermodynamik der Mischungen & Lösungen
 7. Phasengleichgewicht von Mehrkomponentensystemen
 8. Ionenlösungen
 9. Elektrochemie
 10. Transportvorgänge
 11. Mechanistische Reaktionskinetik

								
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