| Die Reaktionen beim Daniell-Element Zn/Zn2+(aq)//Cu2+(aq)/Cu
lassen sich in eine Reihe von Einzelvorgängen zerlegen, deren
Energiebeträge in Bezug zum Formelumsatz in der unteren Tabelle
dargestellt sind. Der Formelumsatz ergibt sich aus der Reaktion: Zn(s)
+ Cu2+(aq) –> Cu(s) + Zn2+(aq).
In der folgenden Tabelle sind die einzelnen Vorgänge der Reihe nach
beschrieben: |
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Oxidation des Zinks |
Reduktion
der Cu2+-Ionen |
| 1. Sublimation der Zn-Atome aus dem
Metallgitterverband |
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4. Dehydratation der Cu2+-Ionen |
| 2. Ionisation der Zn-Atome (Oxidation) |
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5. De-Ionisation der Cu2+-Ionen
(Reduktion) |
| 3. Hydratation der Zn2+-Ionen |
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6. Resublimation der Cu-Atome zu einem
Metallgitterverband |
| Summe der Oxidation des Zn |
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Summe der Reduktion des Kupfers |
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Die beteiligten Energien der Elemente: |
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Arbeitsaufträge:
1. Trage die
entsprechenden Werte in die obere Tabelle ein. Bedenke dabei das
Vorzeichen: Welche Energien sind aufzuwenden (+) und welche werden frei
(-)?2. Berechne die Summe
der Energien für den Oxidations- und den
Reduktionsvorgang
ΔHo = ________________ kj/mol
3. Berechne die Gesamtenergie für den Formelumsatz! |
| Energie |
Zn/Zn2+ |
Cu/Cu2+ |
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ΔH°sub [kJ/mol] |
+131 |
+340 |
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ΔH°ion[kJ/mol] |
+2625 |
+2716 |
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ΔH°hyd[kJ/mol] |
-2057 |
-2216 |
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4. Berechne über die angegebenen
Formelbeziehungen die Spannung zwischen den beiden Halbzellen. |
Formelbeziehungen: |
| Die freie Standard-Enthalpie einer
Redoxreaktion entspricht der elektrischen Arbeit einer galvanischen
Zelle:
ΔG°
= -Wel |
| Die elektrische Arbeit ist das Produkt aus
Spannung U [V], Stromstärke I [A] und Zeit t [s]
Wel = U * I * t = U * Q [V*A*s] |
| Wird in einer galvanischen Zelle unter
Standardbedingungen [25 °C = 298 K, 1013 hPa] die Ladung Q=z * F (bei
einem Formelumsatz) transportiert, erhält man
ΔG°
= - DE° = z *
F
mit z=Anzahl der transportierten Elektronen und F=96487 C/mol ][Coulomb] |
| Die freie Enthalpie DG°
einer Redoxreaktion kann also experimentell bestimmt werden, in
dem man die Zellspannung der entsprechenden galvanischen Zelle unter
Standardbedingungen misst. |
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Ergebnis der Berechnung: ΔE°
= ____________________ [____________] |
Beziehungen zwischen den Energiearten: |
| 1 J = 1 W * s = 1 V * A * s |
1 C = 1 A * s |
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