Frage von roromoloko, 97

Woran erkenne ich was die oxidierte und was die reduzierte Form ist?

Ich weiß, dass bei ein reduzierter Stoff Elektronen aufgenommen hat und bei einem oxidierten Elektronen abgeben hat..

Die Nernstgleichung lautet:

E = E_ 0 + 0,06 * lg(c_ ox/c_ red)

Bei Zn + Cu2+ ---> Zn2+ + Cu

ist ox (oxidierte Form?) Cu2+ und red (reduzierte Form) Zn2+

Ich verstehe aber nicht wieso Zn2+ die reduzierte Form ist, weil es ja oxidiert wurde und wieso wird Zn und Cu nicht eingebracht..? Ich hätte Zn2+/Cu gerrechnet.

Kann mir jemand erklären wie man da ran gehen soll?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von henzy71, 45

Zn und Cu werden sehr wohl eingebracht. Es sind Feststoffe und die Konzentration von Feststoffen ist 1.

Du musst hier E der beiden Halbzellen bestimmen und dann berechnest du die Differenz zwischen den beiden.

Zn2+  + 2e-   <----> Zn

E_Zn = E_0 + 0.06 lg c_Zn2+/ 1

Cu2+   + 2e-   <---> Cu

E_Cu = E_0 + 0.06 lg c_Cu2+/1

Die Nernstgleichung, so wie du sie aufgestellt hast, kannst du nicht direkt für die Gesamtreaktion ansetzen sondern nur für die Halbgleichungen

Dann ist c_ox die Konzentration der oxidierten Form und c_red die Konzentration der reduzierten Form. Letztgenannte ist dabei 1, weil Feststoff.

Gruß

Henzy

Kommentar von roromoloko ,

Das ist die Aufgabe:

Welchen Wert hat die elektromotorische Kraft des Danielle-Elements bei 25 °C, wenn [Zn2+] / [Cu2+] = 100? Das Standardreduktionspotenzial beträgt 1,11 V.

Kommentar von roromoloko ,

Die Lösung:

Ist das Konzentrationsverhältnis (in normierten Konzentrationen) [Zn2+] / [Cu2+] > 1, so liegt das elektrochemische Potenzial unterhalb des Standardreduktionspotenzials, ist es < 1, so gilt E > E0, wie aus der Nernst´schen Gleichung ersichtlich wird:

Kommentar von roromoloko ,

E = E_0 + 0,06/2 * lg ( c_cu2+ / c_zn2+) = 1,05V

Kommentar von roromoloko ,

Ich komme mit ihrem Ansatz nicht weiter..

Kommentar von henzy71 ,

Du darfst mich ruhig duzen, daher "deinem Ansatz" statt "Ihrem Ansatz"....

Du wirfst hier zwei Sachen durch einander und da musst du aufpassen.

Du schreibst einerseits:

[Zn2+] / [Cu2+] = 100

Anderseits:

c_cu2+ / c_zn2+

Wenn [Zn2+] / [Cu2+] = 100 dann c_cu2+ / c_zn2+ = 0.01

In deinem Fall:

E = 1,11 + 0.06/2 * lg 0.01 = 1.11 + 0.06/2 * -2 = 1,11 - 0.06 = 1.05

In meinem Ansatz habe ich, genau wie velumi mit den Halbzellen gerechnet. Wenn du dies nicht tust, gibt es Verständisprobleme was c_ox und c_red betrifft.

Was du hier machst, ist beide Halbzellen zusammen betrachten, also direkt E statt E1 - E2

In E1 und E2 sind Logarithmen enthalten. Wenn du das zusammen betrachtest gilt folgender mathematischer Grundsatz

lg a  - lg b = lg (a/b)

Kommentar von roromoloko ,

Achso ok danke :)

Kommentar von henzy71 ,

Danke für den * :-)

Expertenantwort
von botanicus, Community-Experte für Chemie, 43

In der Nernstschen Gleichung wird immer nur EIN Redoxsystem (z.B. Cu/Cu2+) berechnet. Die Ergebnisse (Potentiale) beider werden voneinander abgezogen, was die Spannung ergibt.

Oxidiert ist immer die Form, die die höhere Oxidationszahl besitzt (hier: Cu2+).

Antwort
von velumi, 49

Sorry, Frage nicht richtig gelesen, neuer Versuch:

Zn2+ ist, wie Du richtig bemerkt hast, ebenfalls die oxidierte Form. Zn ist die reduzierte Form. 

Kommentar von velumi ,

Ergänzung: Und analog für Kupfer Cu2+ die oxidierte und Cu die reduzierte Form.

Kommentar von velumi ,

Und vielleicht noch ein Tipp (ich denke hier ist Dein Denkfehler): Du musst das Potential erst für beide Halbzellen separat berechnen, also für die Oxidation von Zn zu Zn2+ und für die Reduktion von Cu2+ zu Cu und diese dann miteinander verrechnen.

Kommentar von roromoloko ,

Das beantwortet in keiner Hinsicht meine Frage...

ox/red = Cu2+/Zn2+

ox --> Cu2+

red --> Zn2+

Was hat es jetzt mit ox und red auf sich?

Kommentar von velumi ,

Nein

Oxidation: Zn -> Zn2+ + 2 e-

Reduktion: Cu2+ + 2e- -> Cu

Kommentar von roromoloko ,

So steht das in der Lösung und so auch in meinem Hefter .. Also ein Lösungsbuch sagt und auch mein alter Lehrer..

Oxidation und Reduktion ist klar.. Aber für ox und red kommt was anderes rein

Kommentar von velumi ,

Na wie gesagt, Du musst die Nernstgleichung für jede Halbzelle separat berechnen. Einmal mit Cu2+/Cu als Redoxpaar und dann dasselbe nocheinmal für Zink

Antwort
von PFromage, 27

Berechnung der Teilpotentiale:

Cu/Cu++
E=+0,34+0,06*lg (c_Cu++)

Zn/Zn++
E=-0,76+0,06*lg (c_Zn++)

Die Feststoffe (=red. Form) kommen mit der "Konzentration"1 jeweils in den Nenner (s. Henzy)

Beispiel: 2 Halbzellen mit

1mol/l Zn++ und
10 mol/l Cu++

Macht für die Zn-Halbzelle -0,76 V, für die Cu-Halbzelle +0,34 + 0,06=0,94 V.
Also ist die Potentialdifferenz 0,94 - - 0,76 ergibt 1,7 V.
Wäre die Cu-Halbzelle auch 1 molar dann wäre es nur 1,1 V

Keine Rechenfehler bei mir vorausgesetzt!


Kommentar von roromoloko ,

Ich stelle mal meine Frage rein.. Vielleicht verstehe ich es dann:

Welchen Wert hat die elektromotorische Kraft des Danielle-Elements bei 25 °C, wenn [Zn2+] / [Cu2+] = 100? Das Standardreduktionspotenzial
beträgt 1,11 V.

Die Lösung:

Ist das Konzentrationsverhältnis (in normierten Konzentrationen) [Zn2+] / [Cu2+] > 1, so liegt das elektrochemische Potenzial
unterhalb des Standardreduktionspotenzials, ist es < 1, so gilt E
> E0, wie aus der Nernst´schen Gleichung ersichtlich wird:

E = E_0 + 0,06/2 * lg ( c_cu2+ / c_zn2+) = 1,05V

Kommentar von PFromage ,

A) Zunächst der Nernst für Zn:
E(Zn)=-0,76 + 0,06/2*lg Zn++
B) Für Cu
E(Cu)=+0,35 +0,06/2*lg Cu++

C) Bildung der Differenz:
E(Cu)-E(Zn)=+0,35+0,06/n*lg Cu++ -(-0,76+0,06/n*lg Zn++)

E(Ges)=+0,35+0,06/n*lg Cu++ +0,76 - 0,06/n lg Zn++
= 1,11 +0,06/n lg Cu++ - lg Zn++
=1,11 +0,06/n lg (Cu++/Zn++)
=1,11 +0,06/n 1/100
=1,11 +0,06/n *-2
=1,11 0,03 *-2=1,05 (da n=2)

Rechenfehler s.o.!

Kommentar von PFromage ,


=1,11 +0,06/n 1/100 da fehlt der lg

=1,11 +0,06/n lg1/100



Kommentar von PFromage ,

und hier fehlt auch was
= 1,11 +0,06/n lg Cu++ - lg Zn++ heißt

= 1,11 +0,06/n lg Cu++ -0,06/n lg Zn++

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