Formelübersicht

Dichte

Stoffmenge

n → Stoffmenge [in mol]

m → Masse der Verbindung [in g]

M → Molmasse der Verbindung [in g/mol]

n = c · V

n → Stoffmenge [in mol]

c → Konzentration einer Lösung der Verbindung [in mol/l]

V → Volumen der Lösung [in l]

n → Stoffmenge [in mol]

V → Volumen des Gases

V_M → molares Volumen [in l] (= 22,4l bei Normalbedingungen)

Molmasse: Zur experimentellen Bestimmung der molaren Masse einer unbekannten Substanz wird der Stoff verdampft. Nun bestimmten man das Volumen des Entstanden Gases und kann über das Avogardo Gesetzt unter Berücksichtigung der Umweltbedingungen auf die Molmasse schliessen.

m → Masse der Verbindung [in g]

R → Konstante (= 83,144 hPa · l / K · mol)

T → Temperatur [in K] (= 273K entsprechen 0°C))

p → Druck bei der die Verbindung vorliegt [in hPa]

V → Volumen des entstandenen Gases [in l]

Konzentration

c → Konzentration der Lösung [in mol/l]

n → Stoffmenge [in mol]

V → Volumen der Lösung [in l]

Titration: Zur Bestimmung der Konzentration einer Säure (unbekannter Konzentration) verwendet man die Methode der Titration. Dazu wird ein bestimmtes Volumen der Säure durch ein bestimmtes Volumen an Lauge (mit gegebener Konzetration) neutralisiert. Bei einem Reaktionsverhältnis von Säure zu Base von 1:1 gilt:

c_S → Konzentration Säure [in mol/l]

c_B → Konzentration Base [in mol/l]

V_B → Volumen Base [in l]

V_S → Volumen Säure [in l]

Berechnungen Elektrochemie

Berechnung der Spannung einer galvanischen Zelle

U_Zelle = U_A - U_D

U_Zelle → Spannung der Zelle (Potentialdifferenz) [in V]

U_A → Potential der Akzeptor-Halbzelle (Elektronen aufnehmende Halbzelle) [in V]

U_D → Potential der Donator-Halbzelle (Elektronen abgebende Halbzelle) [in V]

Berechnung des Potentials einer Halbzelle (Nernst'sche Gleichung)

für Metalle gilt:

U (Me/Meⁿ⁺) → Potential der Halbzelle [in V]

U⁰ → Standardpotential der Redox-Paares [in V]

n → Anzahl der Elektronen die ausgetauscht werden

c (Meⁿ⁺) → Konzentration der Metallionen-Lösung [in mol/l]

für Halogenide gilt:

U (Hal/Hal^-) → Potential der Halbzelle [in V]

U⁰ → Standardpotential der Redox-Paares [in V]

n → Anzahl der Elektronen die ausgetauscht werden

c (Hal^-) → Konzentration der Halogenidionen-Lösung [in mol/l]

Berechnung der Zersetzungsspannung: Die für eine Elektrolyse notwendige Spannung kann mit Hilfe der folgenden Gleichung theoretisch Berechnet werde. Demnach setzt sich die Zersetzungsspannung aus der Differenz der Abscheidungspotentiale von U_A und U_D zusammen.

Allgemein gilt:

U_Zers. = (U_pol +U_Übersp.)_A - (U_pol + U_Übersp.)_D

U_Zers. → Spannung die zur Zersetzung notwendig ist [in V]

U_pol. → Polarisationsspannung [in V]

U_Übersp. → Energie die zusätzlich nötig ist [in V]

da U_pol + U_Übersp. = U_Absch. ist kann man die Gleichung wie folgt umschreiben:

U_Zers.= (U_Absch.)_A - (U_Absch.)_D

Faraday: Faraday stellte in seinen 2 Faraday'schen Gesetzen den Zusammenhang zwischen Elektrolysebedingungen und der abgeschiedenen Stoffmenge her.

1. Faraday'sches Gesetz: Die elektrolytisch abgeschiedenen Stoffmengen sind der durch den Elektrolyten geflossenen Ladung proportional. Da sich die elektrische Ladung Q als Produkt aus Stromstärke I und Zeit t errechnet, gilt:

Q = I · t

Q → benötigte Ladung zur Abspaltung der Stoffmenge [A·s]

I → Stromstärke [in A]

t → Zeit [in sec.]

2. Faraday'sches Gesetz: Zur elektrolytischen Abscheidung von 1 mol eines Stoffes ist eine Ladungmenge von QM = z · F nötig, somit gilt:

Q = n · z · F

Q → benötigte Ladung zur Abspaltung der Stoffmenge

n → abgeschiedene Stoffmenge

z → Anzahl der ausgetauschten Elektronen zur Abscheidung eines Teilchens

F → Faraday-Konstante (= 96 487C/mol) [in C/mol]