Praktikum Physikalische Chemie I Frühlingssemester 2009

Versuch Elektrochemie

Temperaturabhängigkeit der elektromotorischen Kraft von Miniaturzellen und Konzentrationsabhängigkeit der elektromotorischen Kraft
Abstract Anhand der Temperaturabhängigkeit der EMK einer Alkaline-Knopfbatterie wurden die thermodynamischen Grössen E , ∆r S, ∆r G und ∆r H bestimmt. Dabei wurden folgende Werte ermittelt: E = 1.4783 ± 4.0 · 10−4 V ∆r S = −29.60 ± 0.19JK −1 mol−1 ∆r G = −285.261 ± 0.17 · 10−3 kJmol−1 ∆r H = −294.087 ± 0.006kJmol−1 Mit einer Ag/AgCl-Referenz-Halbzelle, die mit einer P t(s)|K4 [F e(CN )6 ](aq), K3 [F e(CN )6 ](aq), KCl(aq) -Redox-Halbzelle kombiniert wurde, wurde die EMK als Funktion der Konzentration der Elektrolytlösung untersucht. Dabei wurde folgender Wert für die Standard-EMK erhalten: E = 0.1747 ± 0.0007V

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Einführung

Bei einer Reaktion, an der Ionen beteiligt sind, kommt es zu einem Ladungsaustausch. Formal kann man solch eine Reaktion in zwei Halbzellenreaktionen aufteilen: die Oxidation und die Reduktion. Verbindet man zwei Halbzellen über einen Leiter, laufen die beiden Halbzellenreaktionen räumlich getrennt ab, wodurch Elektronen zwischen der Anode (Oxidation) und der Kathode (Reduktion) fliessen. Bei gehindertem Stromfluss zwischen den Halbzellen ist eine Potentialdifferenz vorhanden, die man elektromotorische Kraft (EMK) nennt. Die EMK lässt sich durch den hohen Innenwiderstand eines Voltmeters, der den Stromfluss behindert, messen. 1.1 Temperaturabhängigkeit der elektromotorischen Kraft

Die freie Reaktionsenthalpie ∆r G ist direkt proportional zur elektromotorischen Kraft E, was aus Gleichung (1.1) ersichtlich ist: ∆r G = −zF E Dabei bezeichnet F die Faraday-Konstante und z die Ladung. Somit kann durch die Messung der EMK direkt die freie Enthalpie bestimmt werden. Anhand von Gleichung (1.1) lässt sich die Temperaturabhängigkeit der EMK auf die Temperaturabhängigkeit der freien Enthalpie zurückführen. Bei konstantem Druck lässt