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2.4 Die elektromotorische Kraft (EMK)

EMK = das elektrische Potenzial einer galvanischen Zelle (in Volt gemessen), abhängig von Konzentration, Art der Substanz und Temperatur

Standard-EMK ΔE⁰ : Alle Reaktanden und Produkte liegen in Standardzustände vor:

T = 25 °C
c = 1 mol/l

Bsp. : Standard-EMK : Daniell-Element = 1,10 V

2 e⁻ + Zn²⁺ ⇌ Zn E⁰ = - 0,76 V
2 e⁻ + 2 H⁺ ⇌ H₂ E⁰  = 0 V
2 e⁻ + Cu²⁺ ⇌ Cu E⁰ = + 0,33V


Kathode: 2 e⁻ + Cu²⁺ ⇌ Cu                          E⁰ = + 0,33V
Anode:           Zn      ⇌ 2 e⁻ + Zn²⁺              E⁰ = - 0,76 V

EMK = E° (Kathode) - (E°(Anode) = 1,10 V

ΔE° = E° (Kathode, Akzeptorhalbzelle) E°(Anode Donatorhalbzelle)
ΔE° = E° (Pluspol) – E°(Minuspol)


Es darf kein Strom fließen, 

  • da es sonst zu Konzentrationsänderungen kommt 
  • auf Grund des inneren Widerstand in der Zelle 

⇨ geringere Spannung wird gemessen

Lösung:

a) Potentiometer: legt eine dem galvanischen Element entgegengesetzte Spannung an (müsst ihr nicht wissen). 
b) hochohmiger Widerstand

Freie Reaktionsenthalpie und EMK

Hinweis: Nur für den vierstündigen Kurs
ΔG ist ein Maß für die Arbeit, die maximal erhalten werden kann (bei konstanter Temperatur und konstantem Druck).

∆G = - n∙F∙∆E

n = Anzahl von Elektronen, die bei der Reaktion umgesetzt werden in mol!
F = Faraday-Konstante = 96 485 C/mol
[ Coulomb ist definiert als die elektrische Ladung, die innerhalb einer Sekunde durch den Querschnitt eines Drahts transportiert wird, in dem ein elektrischer Strom der Stärke von einem Ampere fließt: 1 C = 1 A/s]

Damit die Reaktion abläuft muss ΔG < 0 ⇔ ΔE > 0