Elektrochemie

Question 1

Was sind elektrochemische Reaktionen?

Answer 1

…sind Redoxreaktionen, bei denen entweder chemische in elektrische (galvanisch) oder elektrische in chemische (elektrolytisch) Energie umgewandelt werden.

Question 2

Wie charakterisiert sich die galvanische Reaktion?

Answer 2

Energieumwandlung von chemisch in elektrisch
freiwillige Spannungserzeugung
Anwendung: Batterie/ Entladen von Akkus
Voraussetzungen: Metall, Elektrolytlösung (Metallsalzlösung), Leitende Verbindung

(pos. Spannungspotenzial -> Strom fließt)

Question 3

Wie charakterisiert sich die elektrolytische Reaktion (Elektrolyse)

Answer 3

elektrisch -> chemisch
unfreiwillige Spannung -> muss angelegt werden (Stromquelle)
Anwendung: Laden eines Akkus

(es fließt also von allein kein Strom -> negatives Spannungspotenzial)

Question 4

Was sind Elektrolyte?

Answer 4

Stoffe, deren wässrige Lösung (oder Schmelzen), frei bewegliche Ionen enthalten -> Ladungstransport möglich, wird unterteilt in echte und potenzielle Elektrolyse

Question 5

Was ist der Unterschied zwischen einer echten und einer Potenziellen Elektrolyse?

Answer 5

echte Elektrolyse: Ionensubstanzen, Stoff mit Ionenbindungen zB. Salze/ Metalloxide/ Hydroxide ab EN < 1,7

potenzielle: Molekülsubstanzen, polare Atombindungen zB. Halogenwasserstoffe/ Säuren (0<EN<1,7)

alle anderen Substanzen (Atomsubstanzen zB.) sind neutral geladen

Question 6

Woraus besteht eine Metallionenelektrode?

Answer 6

eine Seite negativer (Metall-) Feststoff, andere Seite positive (Wasser) Flüssigkeit, Doppelschicht (Phasengrenze) wo beide aufeinandertreffen

Question 7

Vorgänge an der Phasengrenze bei Metallionenelektroden?

Answer 7

• Metall gibt e- in Lösung ab -> Zersetzung
• negativ geladenes Metall zieht hydratisierte Metallionen an
  => entst. Elektrochemische Doppelschicht -> Elektrodenpotenzial

Beide Reaktionen passieren Gleichzeitig (Gleichgewichtsreaktion), Metallionen geben e- ab und nehmen e- auf -> Rückbildung Metall

Question 8

Was ist die Elektrochemische Spannungsreihe?

Answer 8

Anordnung Metallionenelektroden nach Reihenfolge ihrer Standardpotenziale

Question 9

Wie wendet man die Spannungsreihe an?

Answer 9

• Zuordnung Anode ( - ) und Kathode ( + )
• Bestimmung Charakter des Metalls (edel : +; unedel. -)
• Berechnung Standardpotenzial:
  U=E=E/Kathode - E/Anode
• Abschätzung Freiwilligkeit (galvanisch oder elektrolytisch)

Question 10

Wie lautet das A und O der Elektrochemie? (Hilfe zum Berechnen Standardpotenzial)

Answer 10

Oxidation ist die Anode (Negativpol)
Reduktion ist die Kathode (Positivpol) (Weil edel nimmt ja keine E- auf, kann also nur reduziert werden)

Question 11

Wie berechnet man die Zellspannung?

Answer 11

E = EO + (RT / FZ) *ln ( c(Oxidationsmittel) / c (Reduktionsmittel)

es wird nur ein Stoff untersucht

zsf: E = EO + (o,o59V / z) * ln (cOX / cRED)

Question 12

Was bedeuten bei der Berechnung der Zellspannung alle Variablen/ Symbole?

Answer 12

EO = Elektronpotenzial
R = Gaskonstante
T = Temperaturdifferenz
Z = Ladungszahl (Übertragene E-)
F = Faradey- Konstante

Question 13

Worin unterscheidet man bei der Berechnung von Zellspannung innerhalb einer Halbzelle und was gilt dabei? (einzelner Stoff)

Answer 13

Metallhalzellen:
es gilt cRED = 1mol/l
cRED = Metall/ Feststoff
cOX = Konz. Metalllösung
zB. Zink, Eisen etc.

Nicht-Metall- Halbzellen:
es gilt: cOX = 1mol/l
cOX = Gas
cRED 0 Konz. Nichtmetalllösung

Question 14

Welche weitere Art der Berechnung zwischen Halbzellen gibt es? (selber stoff, untersch. Konz)

Answer 14

Kombination Zweier Halbzellen gleicher Art aber untersch. Konzentration
es gilt: Akzeptorhalbzelle = Halbzelle mit höherer Konzentration - cOX (wird reduziert)