Chemie-Arbeitsblatt _ _ Klasse _ _ _ Name __________________________________________________________________Datum _ _ ._ _._ _

 

Das Standard-Potential

 
Aus den Versuchen im AB „Spannungsmessungen an einfachen galvanischen Elementen" geht hervor:

1. Die Metall-/Metallionen-Kombination (das _________________ ) _____ / ____
ist immer der negative Pol, die Metall-/Metallionen-Kombination _____ /____ immer der positive Pol der galvanischen Elemente.

2. Gibt man dem Halbelement Zn/Zn2+ den Wert Null, erhält idealtypischer Weise das Halbelement Fe/Fe2+ den Wert 0,32 V. Dieses Verfahren auf die anderen Messwerte angewendet ergibt die Abb. 1 (siehe links).

3.
Eine etwas differenziertere Darstellung erhält man, wenn die (wieder idealtypischen) Werte aller Kombinationen dargestellt werden. Daraus wird ersichtlich, dass die Spannungsdifferenzen z.B. zwischen Fe/Fe2+ und Pb/Pb2+ bzw. Pb/Pb2+ und Cu/Cu2+ sich additiv verhalten: sie sind ebenso groß wie die Differenz zwischen Fe/Fe2+ und Cu/Cu2+ selbst (Abb.2.)

Potentialwerte verschiedener Halbzellen-Kombinationen


4.
Eine dritte Art der Darstellung ist der Zahlenstrahl: Die Metall-/ Metallionen-Kombinationen werden so angeordnet werden, dass am linken Ende eines Zahlenstrahls die Kombination steht, die sich immer als der negative Pol erwiesen hat und am rechten Ende die Kombination, die sich immer als positiver Pol erwiesen hat. Die anderen Kombinationen werden so eingeordnet, dass links von ihnen Kombinationen stehen, denen gegenüber sie den positiven Pol darstellen und rechts diejenigen Kombinationen, denen gegenüber sie den negativen Pol darstellen. Bei Berücksichtigung der gemessenen Spannungen erhält man auf dem Zahlenstrahl die entsprechenden Kombinationen, die Abstände zwischen ihnen stellen die gemessenen Spannungen dar. Auf diese Weise entsteht eine Spannungsreihe von korrespondierenden Redoxpaaren des Typs Metall/Metallkation. Der Nullpunkt ist mit dem immer negativen Halbelement willkürlich gewählt.

5.
Ebenso willkürlich, aber mit mehr inhaltlicher Begründbarkeit erscheint die Wahl des sog. Wasserstoff-Halbelements: Hier wird die Spannungsdifferenz zwischen einer Metall-/Metallionen-Kombination in Verbindung mit der sog. Standard-Wasserstoff-Elektrode gemessen. Dabei wird dieser Standard-Wasserstoff-Elektrode der Potentialwert E° = 0,00 V zugeordnet (bei 25°C und 1013 hPa). In diesem Bezugselement läuft die Reaktion H2 + 2 H2O <=====> 2 H3O+ + 2 e- ab.Je nachdem, ob das andere Element Elektronendonator oder -Akzeptor ist, bekommt dieses ein negatives oder positives Vorzeichen für seinen Potentialwert.


Graphische Darstellung der Spannungsdifferenzen

 Technisch gesehen besteht die Standard-Wasserstoff-Elektrode aus einem platinierten Pt-Blech (sog. Platin-„Mohr" [Vergrößerung der Oberfläche]), das in eine Salzsäure-Lösung der Konzentration c(H3O+) = 1 mol/l (pH = 0) getaucht ist. Dabei wird die Pt-Oberfläche von H2-Gas umspült, das unter einem Druck von 1,013 bar gegen die Elektrode sprudelt. Die Spannungen oder Potentialdifferenzen, die andere Metall-/Metallionen- oder Nichtmetallionen/Nichtmetall- Kombinationen gegen diese Standard-Wasserstoff-Elektrode aufweisen, werden als Standardpotentiale E° bezeichnet (Standardbedingungen: Aktivität a=1 mol und Temperatur = 25 °C) [Aktivität ~ Konzentration].

 
Messung des Standardpotentials der Normal-Wasserstoff-Elektrode

update am: 17.04.17                                                                                                                                                                              zurück        zur Hauptseite