Konzentrationsabhängigkeit Daniell Element?

Hello,

ich habe ein paar Verständnisprobleme:

Wenn ich die Konzentration von ZnSo4 im Daniell Element senke, dann wird die Spannung ja höher und es entstehen mehr Elektronen. Wie ist das mit dem Gleichgewicht? Verschiebt es sich nach links oder rechts?

Und wenn ich die Konzentration von CuSo4 senke, entstehen doch auch mehr Elektronen, aber die Spannung wird doch kleiner?

Answer 1

[Picus48]

Schauen wir uns dazu die Nernst-Gleichung an.

E = E⁰ + RT/(z_e F) + ln(a_ox/a_red)

E = E⁰ + 0,059 V/z_e + ln(a_ox/a_red)

Das Cu²⁺ ist der oxidierte Zustand, das metallische Cu ist der reduzierte. Das heißt, je höher Cu²⁺, umso höher ist das Elektrodenpotential. Bildlich gesprochen erhöht sich durch die höhere Cu²⁺-Ionenkonzentration der Ionendruck auf die Cu-Elektrode, die entsprechend mehr an Elektronen liefern muss. Bei konstantem Potential an der Zn-Elektrode, steigt somit bei Erhöhung der Konzentration des Cu-Elektrolyten die Zellspannung.

Für die Zn-Halbzelle gilt die Nernst-Gleichung gleichermaßen. Heißt also umgekehrt, je konzentrierter der Zn²⁺-Elektrolyt ist, umso schlechter lösen sich die Zn-Atome durch den Oxidationsprozess aus der Elektrode. Oder anhand der Nernstgleichung: Je niedriger a_ox , umso geringer das Potential der Halbzelle.

Es wird also durch einen möglichst "dicken" Cu²⁺- und einen möglichst niedrigen Zn²⁺-Elektrolyten eine möglichst hohe Potentialdifferenz (=Spannung) zwischen den Elektroden möglich.

Neben der Spannung muss man allerdings auch den Stromfluss im Blick haben, der ja durch die Leitfähigkeit der Zellelektrolyte bestimmt wird.