Nach Deiner Klarstellung hier eine vollständig durchgerechnete Antwort. Du hast also eine Cu²⁺/Cu-Konzentrationszelle aus einer Kathode mit c₀₀=0.1 mol/l Cu²⁺-Lösung. Auf der Anodenseite nimmst Du V₀=50 ml derselben Cu²⁺-Lösung (entsprechend einer Stoffmenge n=cV=5 mmol) und kübelst noch V₁=7.5 ml einer konzentrierten NH₃-Lösung dazu, die genau 0.1 mol NH₃ enthält. Dann hast Du in der Kathode V=V₁+V₂=57.5 ml, die 5 mmol Kupfer enthalten (c₀=n/V=5/57.5=0.0869 mol/l) und dazu noch c₁=n/V=0.1/57.5=1.74 mol/l NH₃.
In der Anodenlösung wird der größte Teil des Kupfers zum stabilen Tetraminkupfer(II)-Komplex reagieren:
Cu²⁺ + 4 NH₃ ⟶ [Cu(NH₃)₄]²⁺
und nur der Teil des Kupfers, der nicht komplexiert ist, kommt in die Nernst-Gleichung; das ist sehr viel weniger, als die nur durch Verdünnung erhaltene Zahl c₀. Für Konzentrationszellen hängt die Spannung ja nur von den Konzentrationen ab:
Die letztere Gleichsetzung gilt strenggenommen nur für Metalle; die werden ja in der konzentrierteren Zelle vom Ion zum Metall reduziert, in der verdünnterem vom Metall zum Ion oxidiert (anders gesagt: Die konzentriertere Lösung ist das Oxidationsmittel, die verdünntere das Reduktionsmittel, aber eigentlich finde ich diese Terminologie nur verwirrend).
Wir messen eine Spannung von E=0.402 V, außerdem wissen wir, daß die konzentriertere Kupferlösung eine Konzentration c₀₀=0.1 mol/l hat. Daraus können wir sofort die Konzentration des Kupfers in der Anodenflüssigkeit ausrechnen:
Die Konzentration von Cu²⁺ ist also astronomisch gering (knapp hundert Millionen Ionen in Deinem Gefäß), weil so gut wie alles Kupfer als Tetraminkomplex vorliegt, für die Nernst-Gleichung ist aber nur das Kupfer wirksam, das in der gleichen Form vorliegt wie in der Kathode, also unkomplexiert (bzw. als Aquokomplex).
Wir können uns auch die Komplexbildungskonstante des Tetraminkomplexes ausrechnen, dazu schreiben wir uns das Massenwirkungsgesetz an und überlegen uns:
- Die Cu²⁺-Konzentration kennen wir, die haben wir ja gerade aus der Spannung ausgerechnet, 2.56⋅10¯¹⁵ mol/l.
- Die [Cu(NH₃)₄]²⁺-Konzentration können wir mit der Einwaage-Konzentration gleichsetzen, also den ursprünglichen V₀=50 ml der 0.1 mol/l Lösung n=cV₀=5 mmol verdünnt auf V=V₀+V₁=57.5 ml, also c₀=n/V=0.0869 mol/l. Davon wäre theoretisch noch die Cu²⁺-Konzentration abzuziehen, aber das können wir uns schenken, weil sie so winzig ist.
- Beim Ammoniak müssen haben wir 0.1 mol in 57.5 ml, also c₁=1.74 mol/l. Davon müssen wir aber noch den Ammoniak abziehen, der für die Bildung des Tetramin-Komplexes verbraucht wurde, also c(NH₃)=c₁−4c₀=1.39 mol/l.
Und jetzt setzen wir den ganzen Schmarrn ein:
und bekommen einen erwartungsgemäß hohen Wert K=9⋅10¹² l⁴/mol⁴, das Gleichgewicht der Komplexbildung liegt ja ganz weit auf der Produktseite.
Paß auf, ich habe jedes Mal, wenn ich das durchgerechnet habe, ähnlich aber andere Werte herausbekommen. Hoffentlich stimmt es jetzt, aber wenn etwas faul ist, dann frag nach.