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Konzentrationsabhängigkeit der Spannung zwischen verschiedenen Halbzellen

Konzentrationsabhängigkeit der Spannung zwischen verschiedenen Halbzellen. - qualitative und quantitative Auswertung -. Ausgangssituation. Kupferhalbzelle, verschiedene Konzentrationen Silberhalbzelle, Konzentration c = 0,1 mol/l. c(Ag + ) = 0,1 mol/l. c(Cu 2+ ) = 0,1 mol/l.

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Konzentrationsabhängigkeit der Spannung zwischen verschiedenen Halbzellen

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Presentation Transcript

  1. Konzentrationsabhängigkeit der Spannung zwischen verschiedenen Halbzellen - qualitative und quantitative Auswertung -

  2. Ausgangssituation • Kupferhalbzelle, verschiedene Konzentrationen • Silberhalbzelle, Konzentration c = 0,1 mol/l c(Ag+) = 0,1 mol/l c(Cu2+) = 0,1 mol/l ...

  3. Aufnahme der Messwerte • Für unterschiedliche Konzentrationen in der Kupferhalbzelle haben wir die Spannung zwischen den Halbzellen gemessen und die Werte in einer Tabelle zusammengefasst.

  4. Qualitative Auswertung • Wenn die Konzentration der Cu2+-Ionen sinkt, vergrößert sich die gemessene Spannung, denn ...... das Bestreben des Kupfers, Ionen auszubilden und in die Lösung überzugehen, wird größer (die Kupferhalbzelle wird unedler) • Es gilt: Ugesamt = UAg+/Ag – UCu2+/Cu Cu2+/Cu Ag+/Ag

  5. Quantitative Auswertung (I) • Die Messwerte werden graphisch aufgetragen, naheliegend ist zunächst eine Auftragung„U gegen c“ oder „c gegen U“ • Vermutung: Exponentieller Zusammenhang U in mV c in mol/l c in mol/l U in mV

  6. Quantitative Auswertung (II) • Aus der Theorie ist bekannt, dass für das Potential einer Metallhalbzelle die Nernst‘sche Gleichung gilt:U = U0 + lg c(Men+) • Dieser Zusammenhang sollte sich in unseren Messwerten widerspiegeln: • also: logarithmische Auftragung „lg c gegen U“ lg c lg c = m*U + b U in mV

  7. Quantitative Auswertung (III) • U = U0 + lg c(Men+) lg c = m*U + b • Regression liefert: m = -0,0348 b=14,65 (Jg. 13) m = -0,0513 b=16,82 (Jg. 12) • Vorzeichen-Problematik:

  8. Quantitative Auswertung (IV) • Theorieüberlegungen: • Für die Gesamtspannung gilt: Ugesamt = UAg+/Ag – UCu2+/Cu • Setzt man für UCu2+/Cu die Nernst‘sche Gleichung ein, so ergibt sich:Ugesamt = UAg+/Ag – ( U0, Cu2+/Cu + lg (Cu2+) ) • Das Auflösen der Klammer liefert:Ugesamt = UAg+/Ag – U0, Cu2+/Cu – lg (Cu2+) )

  9. Quantitative Auswertung (V) • Verbindung von Theorie und Messung: Ugesamt = UAg+/Ag – U0, Cu2+/Cu – lg (Cu2+) ) • Nun passt auch das Vorzeichen der Steigung 

  10. Zusammenfassung • Der Zusammenhang zwischen Messdaten und Nernst‘scher Gleichung wurde durch eine graphische Auftragung zwischen Spannung U und Logarithmus der Konzentration c überprüft. • Der Faktor lässt sich über die Steigung desGraphen bestätigen (konzentrationsabhängiger Teil). • Der y-Achsenabschnitt des Graphen stellt den konzentrationsunabhängigen Teil dar (Potential der Silberhalbzelle, Normalpotential der Kupferhalbzelle)

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