Redoxreaktion = Gleichgewichtsreaktion
Hallo,
wäre super nett, wenn Ihr mir in folgender Frage weiterhelfen könntet:
Ist JEDE Redoxreaktion eine Gleichgewichtsreaktion? Ist jede GALVANISCHE ZELLE eine GLEICHGEWICHTSREAKTION?
Vielen Dank für Eure Hilfe.
4 Antworten
Es ist immer eine Gleichgewichtsreaktion, damit ist noch nicht einmal eine Elektrolyse gemeint. Der Knackpunkt ist, daß im Gleichgewicht zumeist ein derart großer Konzentrationsunterschied herrscht, daß eine der Konzentrationen praktisch nicht mehr nachweisbar ist (außer eben über dieses galvanische Element). Angenommen ein gal. Element habe unter Normbedingungen (also bes. alle Konzentrationen seien 1mol/l) eine EMK von 1, (was bedeutet, daß die Differenz der Normalpotentiale gerade 1 ist) die beteiligten Stoffe haben ebenfalls die Wertigkeit 1
(A ---> A+ +1e-//B+ 1e- -----> B), dann müßte nach Nernst der Konzentrationsunterschied etwa 1/ 10^-17 betragen, also bei A+=1mol/l wäre B+ dann 10^-17 mol/l damit sich die Rückreaktion einstellt (wenn ich jetzt keinen Knopf in die Rechnung gebracht habe) und das ist bei den üblichen Kombinationen (z.B. Daniell) schon ziemlich dünn.
Die Elektrolyse (s. andere Antworten) ist eine erzwungene! Rückreaktion, die Energieaufwand erfordert. Im Gleichgewicht liefert die Reaktion keine Energie und braucht keine.
Also ich bin jetzt grade in der 11. Klasse und wir nehmen in der Schule Gleichgewichtsreaktionen und jetzt auch Redoxreaktionen durch. Ich kapiere ehrlichgesagt Deine Antwort nicht.
Die Gleichgewichte bei den herkömmlichen Kombinationen (Cu/Zn oder Fe/H2) liegen wegen der relativ großen Unterschiede der Normalpotentiale (Daniell ca. 1,7? hab nicht nachgeschaut) so weit auf der Produktseite (hier neben Zn++ prakt. kein Cu++ mehr WENN sich das GG eingestellt hat! , daß man das Edukt (hier Cu++) nicht mehr nachweisen kann. Da aber im Verlauf der Reaktion die EMK dauernd abnimmt, vor allem aber Nebenreaktionen stattfinden, wirft man das Element weg.
Also jede Redoxreaktion ist eine Elektronenübertragungsreaktion, muss aber nicht zwangsläufig eine Gleichgewichtsreaktions ein, muss also nicht umkehrbar sein.
Eine galv. Zelle/Element stellt immer eine Gleichgewichtsreaktion dar. Es wird chem. in elektr. Energie umgewandelt(exotherm. Reaktion). Die Umkehrung ist die Elektrolyse bei der unter Energiezugabe die Edukte wieder hergestellt werden(elektr. -> chem. Energie (endotherme Reaktion)).
Ja und nein.
In einer galvanischen Zelle findet eine freiwillig ablaufende Redox-Reaktion statt, bei der Arbeit verrichtet wird. Diese lässt sich als EMK nutzen.
Man kann eine solche Zelle grundsätzlich aber auch umkehren, indem man die sogenannte Klemmspannung anlegt. Man muss also Strom reinstecken um die Reaktion in die entgegengesetzte Richtng ablaufen zu lassen.
Die Reaktionen sind also umkehrbar, aber sind es deshalb Gleichtgewichtsreaktionen?
Nein, denn die Umkehrung erfordert andere Randbedingungen.
Trotzdem sind alle chemischen Reaktionen stets im Gleichgewicht. Man kann zwar eine quantitative Fällung z.B. für eine Elektrogravimetrie erzeugen, indem man ausreichend Reaktanten und Platz zum Anlagern des Edleren Metalls zur Verfügung stellt, aber einen Ruhezustand gibt es in der Chemie nicht. Teilchen sind immer in Bewegung und auch wenn sie eine 99,99%ige Tendenz haben sich an der Kathode anzulagern haben sie trotzdem eine 0,01%ige Tendenz i.wo in der Lösung herum zu schwimmen.
Heißt das, dass ich sagen kann, dass nicht jede Redoxreaktion ein chemisches Gleichgewicht ist. So ist beispielsweise die Elektrolyse und galvanische Zelle zwar prinzipiell umkehrbar, allerdings jeweils keine Gleichgewichtsreaktionen, weil nicht gleichzeitig die jeweilige Umkehrreaktion abläuft.
Die Bildung einer elektrochemischen Doppelschicht hingegen ist eine Redox- UND Gleichgewichts-Reaktion, oder?
Danke schon mal im Voraus!
Es ist nicht ganz so einfach zu begreifen, aber wie bereits gesagt befindet sich JEDE chemische Reaktion im Gleichgewicht. Das bedeutet nicht, dass gleich viel Pordukte wie Edukte vorliegen, das Gleichgewicht kann auch zu 99% auf der Produktseite liegen und zu 1% auf der Edulktseite. Es werden ständig sowohl Produkte als auch Edukte gebildet, denn jede chemische Reaktion ist im Prinzip unkehrbar. Allerdings bildet sich bei einer Reaktion, bei der das Gleichgewicht auf Seiten der Produkte liegt das Produkt schneller als das Edukt, deshalb haben wir im Gleichgewichtszustand mehr Produk als Edukt. Trotzdem reagieren die Produkte auch wieder zurück, nur eben viel langsamer.
Veranschaulichen kann man sich dies an einem Energiediagramm. Das Energiediagramm einer exothermen Reaktion ist genau spiegelverkehrt zu dem der umgekehrten endothermen Reaktion. Wenn wir also genug Energie aufbringen um die Reaktion zu starten, dann sind beide Reaktionswege möglich, denn wir müssen immer den selben "Berg" an Energie überqueren. Natürlich wird die Reaktion bevorzugt in Richtung der Seite ablaufen, die energetisch günstiger liegt. Nichts desto trotz wird es auch Produkte geben, die genügend Energie haben um wieder zu den Edukten zurück zu reagieren.
Wo das Gleichgewicht liegt ist weniger vom Reaktionstyp als von den Randbedingungen abhängig. Hat man eine Reaktion:
A+ B → C + D
So kann man das GLeichgewicht natürlich beeinflussen, zum Beispiel durch Zugabe von A oder B oder durch das entfernen von C oder D aus dem System in Richtung der Produkte (leChatelier!).
Bei einem galvanischen Element kann man das GGW sehr weit auf Seite der Produkte verschieben, wenn man z.B. ausreichend Elektrolyte in der Lösung hat aber nichts-desto-trotz kann man nicht verhindern dass ein gewisser Prozentsatz zurück reagiert, trotz dass die Elektrolyse ohne Energiezufuhr energetisch ungünstiger ist.
Ein galvanisches Element ist wie jede chem. Reaktion eine Gleichgewichtsreaktion, näherungsweise kann man aber eine solche Redox auch so ablaufen lassen, dass man fast 100% Produkt hat, wenn man die entsprechenden Randbedingungen richtig einstellt.
Im Prinzip oder in der Theorie ist nicht nur jede Redoxreaktion, sondern jede Reaktion eine Gleichgewichtsreaktion.
In der Praxis liegt das Gleichgewicht häufig so deutlich auf einer Seite, dass man das vernachlässigen kann.
Ein Salzkristall von der Größe der Milchstraße steht mit einem Na- und einem Cl-Atom im Gleichgewicht, so etwa musst du dir das vorstellen. Ich hab's nicht durchgerechnet.
Und wie soll bitte eine Elektrolyse (=Rückreaktion) beim galvanischen Element stattfinden?