Formelsammlung Physikalische Chemie/ Elektrochemie

Leitfähigkeit

$G={\frac {1}{R}}$

• R ist der Widerstand
• Einheit ${\frac {1}{\Omega }}$ $\left({\frac {1}{Ohm}}\right)$ oder S (Siemens)

Spezifische Leitfähigkeit

$\varkappa ={\frac {1}{\rho }}=CG={\frac {C}{R}}$

• $\rho$: spezifischer Widerstand
• G: gemessene Leitfähigkeit
• R: Widerstand
• C: Zellkonstante (C hängt von der bei der Messung verwendeten Elektrode ab)

Molare Leitfähigkeit

$\Lambda _{\rm {m}}(c):={\frac {\varkappa }{c}}.$

• $\varkappa$: spezifische Leitfähigkeit
• c: Konzentration

Kohlrauschsches Quadratwurzelgesetz

für starke Elektrolyten

$\Lambda _{\rm {m}}(c)=\Lambda _{\rm {m}}^{0}-k{\sqrt {c}}$

• $\Lambda _{\rm {m}}$: molare Leitfähigkeit
• $\Lambda _{\rm {m}}^{0}$: molare Leitfähigkeit bei unendlicher Verdünnung
• k: Kohlrausch-Konstante (materialabhängig)
• c: Konzentration

Ostwaldsches Verdünnungsgesetz

für schwache Elektrolyten

leitfähigkeitsabhängig

${\frac {1}{\Lambda _{m}}}={\frac {1}{\Lambda _{m}^{\circ }}}+{\frac {\Lambda _{m}\cdot c}{K_{s}\cdot (\Lambda _{m}^{\circ })^{2}}}$

• $\Lambda _{m}$: molare Leitfähigkeit
• $\Lambda _{m}^{\circ }$: molare Leitfähigkeit bei unendlicher Verdünnung
• Ks: Säurekonstante
• c: Konzentration

konzentrationsabhängig

${\mathsf {K_{C}={\frac {c(K^{+})\cdot c(A^{-})}{c(KA)}}={\frac {\alpha ^{2}}{1-\alpha }}\cdot c_{0}}}$

KC:	Dissoziationskonstante
α:	Dissoziationsgrad
c(A−):	Konzentration der Anionen
c(K+):	Konzentration der Kationen
c0:	Gesamtkonzentration
c(KA):	Konzentration des nicht dissoziierten Elektrolytanteils

Nernstsche Gleichung

allgemein

$E=E^{\circ }+{\frac {RT}{z_{e}F}}\ln Q$

$E$:	Elektrodenpotential
$E$°:	Standardelektrodenpotential
$R$:	universelle oder molare Gaskonstante, R = 8,31447 J mol−1 K−1
$T$:	absolute Temperatur (= Temperatur in Kelvin)
$z_{e}$:	Anzahl der übertragenen Elektronen (auch Äquivalentzahl)
$F$:	Faraday-Konstante, F = 96485,34 C mol−1
$Q$:	mit $Q={\frac {a_{\mathrm {Ox} }}{a_{\mathrm {Red} }}}$ mit a als Aktivität des betreffenden Redox-Partners

konzentrationsabhängig

$E=E^{\circ }+{\frac {RT}{z_{e}F}}\ln {\frac {(c_{\mathrm {ox} })^{a}}{(c_{\mathrm {red} })^{b}}}$

• a = Vorfaktor der Oxidationsseite (Beispiel: 4 $H^{+}$)
• b = Vorfaktor der Reduktionsseite (Beispiel: 2 ${H_{2}}O$)

unter Normalbedingungen

Zimmertemperatur (T = 298,15 K ≙ 25 °C)

$E=E^{o}+{\frac {0{,}059V}{z_{e}}}\lg {\frac {(c_{\mathrm {ox} })^{a}}{(c_{\mathrm {red} })^{b}}}$.

• Faktor 0,059 enthält die Umrechnung von ln → lg und alle Konstanten

Spannungsreihe

• Tabellensammlung Chemie/ Elektrochemische Spannungsreihe