Nernst-Gleichung: Elektronenzahl n
Zn–Cu-Element, bekannte E° und [Zn²⁺]. Messen Sie E bei mehreren [Cu²⁺]; die Ausgleichsgerade E gegen ln Q liefert n aus der Steigung −RT/nF.
Ziel des Versuchs
n aus E = E° − (RT/nF) ln Q bestimmen. Die Steigung von E gegen ln Q ist gleich −RT/nF, also n = −RT/(F · Steigung).
Geräte
- Zn–Cu-Element
- Bekannte E°, [Zn²⁺], T
- Voltmeter
- Lösung [Cu²⁺]
Versuch
Theorie
Für Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu gilt Q = [Zn²⁺]/[Cu²⁺] und n = 2. T = 25 °C und E° sind bekannt. Der Aufbau blendet E, Q und einen fertigen Nernst-Wert aus. Das ist nicht das Kalium-Membran-Praktikum (58 mV/Dekade).
Durchführung
- [Zn²⁺], T und E° sind fest und bekannt. Ändern Sie nur [Cu²⁺].
- Speichern Sie. Das Voltmeter trägt E mit kleinem Rauschen ein. Es gibt keine laufende Anzeige von E oder Q.
- Die Tabelle berechnet Q = [Zn²⁺]/[Cu²⁺] und ln Q. Wiederholen Sie das für mindestens 6 Kupferkonzentrationen etwa von 0,02 bis 2,0 mol/L.
- Bestimmen Sie die lineare Ausgleichsgerade E gegen ln Q; n = −RT/(F · Steigung). Vergleichen Sie mit dem Referenzwert.
Schlussfolgerung
Die bestimmte Elektronenzahl n stimmt mit zwei Elektronen des Zn–Cu-Elements überein. Wesentliche Unsicherheiten: Rauschen des Voltmeters und die Idealisierung der Aktivitäten.