Berechnen Sie das Redoxpotential der Lösung.

Question

Aufgabe:

Nernst-Gleichung mit pH

Problem/Ansatz:

Die Nernst-Gleichung ist mir bekannt, ich verstehe nur nicht wo genau ich den pH-Wert dort einbauen kann.

beispielhafte Aufgabe: Eine 0,05-molare Kaliumdichromatlösung mit dem pH-Wert 2, enthält eine Cr3+ Konzentration von c(Cr3+)= 0.2 mol/L. Berechnen Sie das Redoxpotential der Lösung.

Ich habe die Redoxgleichung aufgestellt und das Standardpotential nachgeschlagen.

In meiner Vorstellung der Nernst-Gleichung sieht es dann hier folgendermaßen aus:

1.33+0.059÷6×lg(0.05÷0.2)

Hier fehlt offensichtlich der pH Wert... Ich habe gehört, dass ich den mit der Konzentration der Oxidation Mal nehmen muss bzw. 0.05 × 10^-ph×Anzahl H+. Ich bin mir jedoch sehr unsicher, kann mir jemand helfen?

LG und Vielen Dank

Answer 1

Grüße chemweazle,

Zur Redoxelektrode mit pH-Wertabhängigkeit des Elektrodengleichgewichts

Dichromat-Cr(III)-Elektrode, diese kann nur im sauren Millieu arbeiten, da Dichromationen nur in saurer, wäßriger Lösung oxidieren können.

Schreibweise : Cr⁽³⁺⁾ , Cr₂O₇^(2-) |

14 H⁽⁺⁾_(aq) + Cr₂O₇^(2-)_(aq) + 6 e^(-)(Metall) ⇌ 2 Cr⁽³⁺⁾_(aq) + (Metall, ( 6 + ) )

Für die Halbzelle, Redoxelektrode, Dichromat-Cr(III)-Elektrode

$$E_{Cr(III), Cr_{2}O_{7}^{2-}} = E_{Cr(III), Cr_{2}O_{7}^{2-}}^{0} + \frac{0,059V}{6}\cdot log_{10}\left[\dfrac{\left(\dfrac{c(H^{+})}{Cst.}\right)^{14}\cdot \red{\left(\dfrac{c(Cr_{2}O_{7}^{2-})}{Cst.}\right)}}{\green{\left(\dfrac{c(Cr^{3+})}{Cst.}\right)}}\right]$$

$$\left(\dfrac{c(H^{+})}{Cst.}\right)^{14} = \left(\dfrac{c(10^{-pH})}{Cst.}\right)^{14} = \left(\dfrac{c(10^{-14\cdot pH})}{Cst.}\right)$$

$$\red{\left(\dfrac{c(Cr_{2}O_{7}^{2-})}{Cst.}\right)} = \red{| c(Cr_{2}O_{7}^{2-} |}$$

$$\green{\left(\dfrac{c(Cr^{3+})}{Cst.}\right)} = \green{| c(Cr^{3+}) |}$$

$$E_{Cr(III), Cr_{2}O_{7}^{2-}} = E_{Cr(III), Cr_{2}O_{7}^{2-}}^{0} + \frac{0,059V}{6}\cdot (- 14pH )+  \frac{0,059V}{6}\cdot log_{10}\left[\dfrac{\red{\left(\dfrac{c(Cr_{2}O_{7}^{2-})}{Cst.}\right)}}{\green{\left(\dfrac{c(Cr^{3+})}{Cst.}\right)}}\right]$$

$$E_{Cr(III), Cr_{2}O_{7}^{2-}} = E_{Cr(III), Cr_{2}O_{7}^{2-}}^{0} + \frac{0,059V}{6}\cdot log_{10}\left[\dfrac{\red{| c(Cr_{2}O_{7}^{2-} |}}{\green{| c(Cr^{3+}) |}}\right] - \frac{0,059V\cdot 14}{6}\cdot pH$$


$$E_{Cr(III), Cr_{2}O_{7}^{2-}} = E_{Cr(III), Cr_{2}O_{7}^{2-}}^{0} + \frac{0,059V}{6}\cdot \left[log_{10}\left(\dfrac{\red{| c(Cr_{2}O_{7}^{2-} |}}{\green{| c(Cr^{3+}) |}}\right) - 14pH\right]$$

mit
$$E_{Cr(III), Cr_{2}O_{7}^{2-}}^{0} = 1,33V$$

$$E_{Cr(III), Cr_{2}O_{7}^{2-}} = E_{Cr(III), Cr_{2}O_{7}^{2-}}^{0} + \frac{0,059V}{6}\cdot \left[log_{10}\left(\dfrac{\red{0,05}}{\green{0,2}}\right) - 14\cdot 2\right]$$

$$\frac{0,05}{0,2} = \frac{5}{20} = \frac{1}{4}$$

$$log_{10}(1) - log_{10}(4) \approx 0 - 0,6021 = - 0,6021$$

$$E_{Cr(III), Cr_{2}O_{7}^{2-}} = 1,33V + \frac{0,059V}{6}\cdot \left[ - 0,621 - 28  \right]$$

$$E_{Cr(III), Cr_{2}O_{7}^{2-}} \approx + 1,33V + - 0,28V = +1,05V$$