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Näheres zur Anwendung der Nernst-Gleichung bei Konzentrationszellen

Aus der Nernst-Gleichung wird ersichtlich, dass Potenzialdifferenzen zwischen zwei Halbzellen nicht nur durch chemisch unterschiedliche Halbzellen entstehen, sondern auch dann auftreten, wenn zwei chemisch gleichartige Halbzellen sich nur in ihren Konzentrationen unterscheiden. Diesen Typ von galvanischen Elementen nennt man Konzentrationszellen (-ketten).

Verbindet man die beiden Halbzellen leitend, so fließt ein Strom, der eine Angleichung der Konzentrationen zur Folge hat. Die EMK1) wird Null, wenn gleiche Konzentrationen und damit gleiche Potenziale vorliegen.

Abb.1

Die Berechnung der Zellspannung erfolgt wie üblich nach der Nernst-Gleichung, bei 25 °C also:

E 1 = E o + RT zF · ln c 1 und E 2 = E o + RT zF · ln c 2 Δ E = E 2 - E 1 = E o + RT zF · ln c 2 - ( E o + RT zF · ln c 1 ) Δ E = RT zF ·ln c 2 c 1

Die EMK2) von Konzentrationsketten ist also nur vom Verhältnis der Konzentrationen der Reaktionspartner abhängig. Die Kenntnis des Standardpotenzials ist nicht erforderlich. Für die oben dargestellte Konzentrationskette ergibt sich als EMK bei 25 °C:

Δ E = 0.059 V 1 · lg 0.1 0.001 = 0.118 V