Elektrodentypen - Intro. Elektrodentypen?! Was ist eine Elektrode? Was für Elektrodentypen gibt es? Betrachtung einzelner Elektroden:

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1 Elektrodentypen - Intro Elektrodentypen?! Was ist eine Elektrode? Was für Elektrodentypen gibt es? Betrachtung einzelner Elektroden:

2 Elektrodentypen - Einleitung Was ist eine Elektrode? Eletrode leitet sich ab von: elektron = Bernstein oder elektrisch Hodos = Weg Wiki: Ein Elektronenleiter, der im Zusammenspiel mit einer Gegenelektrode mit einem zwischen beiden Elektroden befndlichen Medium in Wechselwirkung steht Betrachtet wird also die Halbzelle eines Systems. Um die hier wirkenden Galvani-Spannungen vergleichen zu können hat man die Standard-Wasserstoffelektrode als Bezugselektrode gewählt

3 Elektrodentypen - Eletrodentypen Ganz allgemein: Die Formel wird jetzt übertragen auf einzelne Typen von Elektroden: = 0 0 i i z i F RT z i F ln a ß i a i Metallelektroden Gaselektroden Elektroden zweiter Art Polarisierbare Elektroden Redoxelektroden Glaselektroden

4 Elektrodentypen - Metallionenelektrode Metallionenelektrode: Gleichgewichtig über Ionen Übertritt zwischen den Beiden Phasen. z.b.: Silberelektrode in Silbernitrat-Lösung Allgeim: Me z + ß Me Potential bestimmende Bruttoreaktion: Me z + ß > Me z + Entsprechende Gleichgewichts-Galvanispannung: = 0 Me z + 0 Me z + RT z Me z + F z Me z + F ln a ß Me z + a Me z + Term 1 ist konzentrationsunabhängig

5 Elektrodentypen - Metallionenelektrode Nun fassen wir die nicht konzentrationsabhängigen Werte zusammen! = 0 RT z Me z + F ln a ß Me z + Die Aktivität des Metalles wird dabei als 1 angenommen = 0 RT z Me z + F ln a ß Me z + a Me z + Ja, die Formel für homogene Legierungen gibt es auch

6 Elektrodentypen - Gaselektrode Die bisher genannten Grundideen sind natürlich auf andere Elektroden übertragbar Gaselektrode: z.b.: Chlorelektrode Bei einer Gaselektrode wechselwirken das Gas und die Ionen an einer Elektrode, die Elektrode selbst scheint aber nicht an der Reaktion beteilig zu sein Bruttoreaktion: 0,5Cl 2 e > Cl aq

7 Elektrodentypen - Gaselektrode Die übertragungsfähigen Ladungsträger sind offenbar Elektronen Es resultiert diese Version der Galvani-Spannung: = 0 e - 0 e - 1 F RT 1 F ln a ß e - a e - Die Elektronen Aktivität lässt sich auch über Chlor und Chlorid ausdrücken, dies führt nach einigen Umformungen zum Term: = 0 RT F ln a Cl - aq RT F ln p Cl 2 p 0 0,5 Der Term ist wovon abhängig? Chlorid Aktivität Chlorgas Druck

8 Elektrodentypen Elektroden zweiter Art Bestehen Fragen zu diesem Zeitpunkt? Nein, gut dann weiter? wenn die potentialbestimmenden Kationen des Elektrodenmaterials mit den Anionen der Lösung eine schwerlösliche feste Phase neben der Elektrode bilden, spricht man von Elektroden zweiter Art z.b.: Silber-Silberchloridelektrode und Kalomelelektrode Die vorher gezeigten Elektroden sind übrigens Elektroden erster Art, aber der Begriff ist anscheinend nicht so gebräuchlich

9 Elektrodentypen Elektroden zweiter Art Bei der Silber-Silberchlorid-Elektrode gehen wir von einer normal Silberelektrode aus. = 0 Me z + 0 Me z + RT z Me z + F z Me z + F ln a ß Me z + a Me z + Die Ag + Aktivität wird nun über das Löslichkeitsprodukt ausgedrückt: a Ag + =K L a CL -- 1 Es ergibt sich: Cl -- AgCl Ag = 0 Cl -- AgCl Ag RT F ln a Cl-- Der Term verfügt über ein anderes Standardpotential als die Chloridelektrode, ist aber genauso nur von der Chlorid Konzentration abhängig.

10 Elektrodentypen Die Redoxelektroden So jetzt mal rückwärts! Die Redoxelektroden Chihydron Pt = 0 Chinhydron Pt RT 2F ln a CHinon a2 H aq a Hydrochnon + Wie kommt man darauf?

11 Elektrodentypen - Redoxelektroden Redoxgleichungen basieren auch auf Elektronenaustausch Wir lösen nach der Elektronenaktivität auf und setzen ein. a Hydrochinon K = a Chinon a 2 H + ap a ß e -- 2 Die Chinhydronelektrode hat zudem eine coole Eigenschaft Chinon und Hydrochinon bilden im Verhältnis 1:1 das schwerlösliche Chinhydron Die Galvani-Spannung ist also nur von der Wasserstoffkonzentration abhängig.

12 Elektrodentypen - Extro Zum Abschluss Zukunft und Vergangenheit Zur Glaselektrode sage ich nichts, das kommt in der Zukunft auf euch zu. Das Thema der polarisierbaren Elektroden: Diese Elektrode unterscheidet sich deutlich von den bisher Betrachteten Die Platinelektrode ist, wie viele Elektroden, eine unpolarisierbare Elektrode Es liegt keine nennenswerte Hemmung des Austauschstroms zwischen Pt und Wasserstoff vor mal gehemmter ist Hg. => Amalgamverfahren Vergangenheit.

13 Elektrodentypen Ende