Theorien einer Kupfersulfat Halbzelle

Eine einfache elektrochemische oder galvanische Zelle wie eine Batterie verwendet eine chemische Reaktion , einen elektrischen Strom zu erzeugen. Eine Zelle dieser Art ist in zwei Halbzellen, die jeweils einen Reaktionspartner in einer Lösung , die so genannte Elektrolyt unterteilt. Eine häufige Art von Halbzelle enthält eine Kupferelektrode in einem Elektrolyt gelöste Kupfersulfat getaucht. Reaktions

Keine Reaktion findet in einem Kupfersulfat -Halbzelle selbst zu nehmen. Stellen Sie sich vor , Sie aber, dass die Leitung von der Kupferelektrode mit einer Zinkelektrode in einem anderen Halbzelle verbunden ist, dann eine " Salzbrücke ", die Bewegung von Ladungen zwischen den beiden Elektrolyte erlaubt. Sie würden nun einen Strom zwischen den beiden Halbzellen , weil eine chemische Reaktion stattfindet. Diese Reaktion Oxidation ( Verlust von Elektronen ) der Zink und Reduktion ( Aufnahme von Elektronen ) der Kupfer, obwohl die beiden Hälften der Reaktion sind in verschiedenen Zellen statt.
Potenziale

Angenommen, Sie die Spannung zwischen dem Kupfer und Zink Halbzellen mit einem Voltmeter gemessen. Vorausgesetzt, die Konzentration des gelösten Stoffes in den beiden ist einer Molaren und die Kupfer und Zink sind rein, Sie einen Wert in der Nähe von 1,10 Volt bekommen würde. Wenn Sie die Kupfersulfat -Halbzelle zusammen mit einer Halbzelle , die eine Silberelektrode und einer Silberchlorid- Elektrolyt setzen Sie jedoch eine Spannung von etwa 0,12 bekommen würde (wieder unter der Annahme einer Stoffmengenkonzentration in beiden Elektrolyte) . Offensichtlich hängt die Spannung an den beiden Halbzellen Sie wählen.
Standardpotentiale

Um einen Vergleichsmaßstab bieten , Chemiker verwenden so genannte " Standard- Potentials " gemessen mit Bezug auf ein " Normalwasserstoffelektrode ", oder sie. Es gibt nichts besonderes über eine SHE, an sich ; es ist nur eine bequeme Benchmark (jede andere Halbzelle könnte als Maßstab gedient haben statt ) . Im Vergleich zu einem SHE, eine Kupfersulfat-Halbzelle hat eine Spannung von 0,34 Volt , so ist dies der Standardpotenzial . Um die Standardpotential zu erhalten, E & deg ;, einer anderen Halbzelle kombiniert mit der Kupfersulfat -Halbzelle , deren Standardpotentiale nutzen zu können . Das Standardpotential einer Zinkhalbzelle, zum Beispiel, ist -0.76 , also, wenn Sie hinzufügen, 0,76 und 0,34 , erhalten Sie 1,10. Die Standard- Potenzial für eine Silberchlorid -Halbzelle , dagegen ist 0,22 , also die Standardpotenzial für die Kombination der beiden Halbzellen ist 0,12 .
Nernst Gleichung

Standard Potentiale atmosphärischem Normaldruck mit Elektrolyten mit einer Stoffmengenkonzentration gemessen. Wenn die Konzentration der Kupfersulfat ist nicht einer molaren aber die Spannung wird anders sein - und das ist genau das, was passieren wird, wie ein Akku leer . Um die Spannung gegeben andere Konzentrationen zu berechnen, können Sie die Nernst-Gleichung zu verwenden. Bei Raumtemperatur ist wie folgt dieses berühmte Gleichung : E = E & deg ; - ( 0,05917 /n) log Q , wobei n die Anzahl der Elektronen, die Hände während der Reaktion ändern und Q ist die Reaktion Quotienten . Für jede Reaktion wW + xx - & gt; YY + ZZ kann der Reaktionsquotient( [Z ] ^ z [ Y ] ^ y) /( [X ] ^ x [ W] ^ w ), wobei eine Zahl in Klammern bezeichnet die Konzentration nähern. Man beachte jedoch, dass, wenn ein Reaktant oder ein Produkt ist ein reiner Feststoff oder eine reine Flüssigkeit , ist es nicht in der Reaktionsquotienterscheinen ; Sie lassen Sie es vollständig aus.