Anhand von Standardpotentialen zeigen, welches Ion in wässriger Lösung stabil ist?
Hey
Themenbereich: Elektrochemie
wie kann man anhand von mehreren Standardpotentialen zeigen, dass ein Ion stabiler als das andere Ion ist??
Ich habe 4 Potentiale gegeben und muss nun entscheiden ob Fe2+ oder Cu+ stabiler ist
Wie soll ich hierbei vorgehen?
Danke
2 Antworten
Es gibt drei mögliche Gründe, weshalb ein Ion im Wasser nicht stabil sein könnte:
- Es ist ein so starkes Oxidationsmittel, daß es Wasser zu O₂ oxidiert. Das O₂/H₂O-Potential ist (im Sauren) 1.23 V. Was darüber liegt, ist instabil (was aber nicht automatisch bedeutet, daß es merklich rasch zerfällt). Deine Vögel sind im sicheren Bereich, also fällt das aus.
- Es ist ein so starkes Reduktionsmittel, daß es Wasser zu H₂ reduziert. Das H₂O/H₂-Potential ist (im Sauren) definitionsgemäß 0 V. Was darunter liegt, ist instabil (vgl. oben). In Deinem Fall trifft das auf das Fe²⁺/Fe-Potential zu. Fe ist also in saurer Lösung nicht stabil (wissen wir, löst sich in verdünnter Säure), aber das war nicht gefragt.
- Es hat die Möglichkeit, zu disproportionieren, also von einer mittleren Oxidationsstufe in zwei extremere zu zerfallen. Das wollen wir uns genauer ansehen.
Zur Diskussion steht also die folgende Reaktion:
3 Fe²⁺ ⟶ Fe + 2 Fe³⁺
Das ist eine Kombination aus zwei Redoxprozessen:
Ox: 2 Fe²⁺ ⟶ 2 Fe³⁺ + 2 e⁻
Red: Fe²⁺ + 2 e⁻ ⟶ Fe
Die Spannung für die Gesamtreaktion kriegen wir aus der Summe der beiden Redoxpotentiale, wobei wir für die Oxidation das Vorzeichen drehen (sind ja Reduktionspotentiale). Wir kriegen −1.18 V. Das ist negativ, und daher läuft die Reaktion nicht ab.
Beim Kupfer gehen wir genauso vor: Wir schreiben die Disproportionierungsgleichung an
2 Cu⁺ ⟶ Cu + Cu²⁺
und kriegen eine Spannung von +0.37 V. Die Reaktion läuft ab, Cu⁺ ist also instabil.
Hinweis: Punkte 1 und 2 gelten nur für saure Lösungen. Wenn Du es im Neutralen wissen willst, dann mußt Du die Potentiale per Nernstscher Gleichung umrechnen. Im Prinzip könnte man sich die Frage auch für alkalische Lösungen stellen, aber da fallen die Metalle ja als Hydroxide aus, and das müßte man über deren Löslichkeitsprodukt auch noch extra einrechnen.
Ich hatte geschrieben
Die Spannung für die Gesamtreaktion kriegen wir aus der Summe der beiden Redoxpotentiale, wobei wir für die Oxidation das Vorzeichen drehen (sind ja Reduktionspotentiale).
Ist ist dasselbe wie wenn ich sage Reduktion minus Oxidation. Man kann auch sagen, man bildet die Summe aus Oxidation- und Reduktionspotential, wobei das Oxidationspotential das Negative des Reduktionspotentials für die Oxidationsreaktion ist. Ich hoffe, der Zungenbrecher verwirrt Dich nicht total.
Welche vier Potentiale?
(Fe/Fe2+)
(Fe2+/Fe3+)
(Cu/Cu+)
(Cu+/Cu2+)
aber ich weiß leider nicht wie ich das zeigen soll bzw. was ich berechnen muss um das zu zeigen
hast du eine Idee?
Ja, hab ich. Aber wenn Du Dir zu gut bist, die paar Zahlen abzutippen („Wenn Du mir schon helfen willst, dann google es Dir gefälligst selbst“), dann wird da nix draus.
Ich dachte man kann ich nur allgemeine Aufgaben stellen da die Frage sonst gelöscht wird (Hausaufgaben und so)
Nur ich lerne gerade für eine Klausur und komm da nicht weiter:
E°(Fe/Fe2+) = -0.41V
E°(Fe2+/Fe3+) = +0,77V
E°(Cu+/Cu2+) = +0,15V
E°(Cu/Cu+) = +0,52V
Das hast du super erklärt und ich habe das jetzt auch sehr gut verstanden.
Es gibt jedoch ein Problem..also irgendwo muss ich wohl einen Denkfehler haben.
"Die Spannung für die Gesamtreaktion kriegen wir aus der Summe der beiden Redoxpotentiale [...]"
Wieso bilden wir hier denn die Summe?
Also wenn wir das mit dem Daniell-Element vergleichen
=> E°(Cu2+/Cu) = +0,35V und E°(Zn2+/Zn) = -0,76V
so die Summe wäre ja
0,35V + (-0,76V) = -0,41
Die Zellspannung errechne ich ja so:
E°(Oxidation)-E°(Reduktion) = Spannung dieses Elements
Und dann würde ich für Eisen auch auf -0,77-(-0,41)= -0,36V
aber für Kupfer erhalte ich: -0,15V-0,52V = -0,67
aber das macht ja auch irgendwie keinen Sinn
Wo liegt denn mein Denkfehler?