Formelsammlung Physikalische Chemie/ Elektrochemie

Leitfähigkeit

$G = 1/R$

• R ist der Widerstand
• Einheit 1/Ohm oder S (Siemens)

Spezifische Leitfähigkeit

$\varkappa = 1/\rho = C G = C/R$

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

Molare Leitfähigkeit

$\Lambda_{\rm m}(c):= \varkappa/c.$

• $\varkappa$: 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

$\frac{1}{\Lambda_m} = \frac{1}{\Lambda^\circ_m} + \frac{\Lambda_m \cdot c}{K_s \cdot (\Lambda^\circ_m)^2 }$

• $\Lambda_m$: molare Leitfähigkeit
• $\Lambda^\circ_m$: 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)

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

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

Spannungsreihe

• Tabellensammlung Chemie/ Elektrochemische Spannungsreihe