EMK Vorprotokoll PDF

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Zusammenfassung und Vorprotokoll zum Thema Elektromotorische Kraft...

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Vorprotokoll zum Versuch

EMK Vorfrage 1: Warum muss zur Messung der EMK der Stromfluss vernachlässigbar klein sein? Bei Messung der EMK (elektromotorischen Kraft E0), muss der Stromfluss gegen Null gehen, da der Stromfluss das Zellpotential verändert und somit die Messung abweichende Ergebnisse liefert. Hintergrund dessen ist, dass sich durch den Stromfluss die Konzentration des unedleren Metalls erhöht, während sich die Konzentration des edleren Metalls vermindert. Bei deutlich messbarem Stromfluss findet also eine Redox-Reaktion statt, weshalb EMK mit Stromfluss abweichende Werte erhält als EMK ohne Stromfluss (eigentliches EMK).

Vorfrage 2: Zeichnen Sie das Schaltbild der Poggendorfschen Kompensationsmethode auf.

Abb. 1: Schaltbild der Poggendorfschen Kompensationsmethode (vgl.https://de.wikipedia.org/wiki/Spannungs-Kompensation#/media/File:Spannungskompensator.svg)

UK: Kompensationsspannung Ux: zu messende Spannung U0: Eingangsspannung R1: fester Widerstand R0: Potentiometer R2: Potentiometer Bei der Poggendorfschen Kompensationsmethode muss ein Gleichgewicht zwischen U x und UK eingestellt werden, wobei die Eingangsspannung solange verändert wird, bis U x im Gleichgewicht mit UK steht.

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Vorfrage 3: Wie unterscheidet sich obiges Schaltbild von der Wheatstoneschen Brückenbildung? Die Messung nach der Wheatstonsche Brückenbildung arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie die Poggendorfsche Kompensationsmethode. Jedoch ist die Poggendorfsche Kompensationsmethode eine elektrische Messtechnik zur stromlosen Messung einer elektrischen Spannung. Bei der Wheatstonsche Brückenbildung handelt es sich um eine Messung mit Gleichstromwiderstand, also eine Messung von elektrischen Widerständen ohmscher Art, wobei kleine ohmsche Widerstandsänderungen auftreten. Die Schaltung der Wheatstonsche Brücke (siehe Abb. 2) ist geschlossen und besteht aus 4 in Reihe geschaltenen Widerständen. Die Spannungsquelle liegt in der Diagonalen des Quadrats, das aus den Widerständen besteht. Immer zwei Widerstände stellen einen Spannungsteiler dar. Bei 4 Widerständen liegen dann folglich zwei Spannungsteiler parallel zueinander, wie aus Abb. 2 entnommen werden kann. Das Spannungsmessgerät liegt zwischen R4+R3 und R2+R1.

Abb. 2: Schaltbild der Wheatstonsche Brücke (vgl. https://de.wikipedia.org/wiki/Wheatstonesche_Messbr%C3%BCcke#/media/File:WhBr_Diagonalbild.svg)

Vorfrage 4: Schreiben Sie die Zellreaktionen für die beiden auf eine Normalswasserstoffelektrode bezogene Zink-Elektrode als Kathode und als Anode an (Unter welchen Bedingungen ist die Elektrode Anode bzw. kathode?). Wie groß ist ihr φ0 für die Aktivität 1 der Zn2+-Lösung? An der Anode: Zn I Zn2+ II Reaktion: Zn  Zn2+ + 2eDabei wird Zn zu Zn2+ oxidiert, da zwei e- abgegeben werden. An der Kathode: II Zn I Zn2+ Reaktion: Zn2+ +2e-Zn Dabei wird Zn2+ zu Zn reduziert, da zwei e- aufgenommen werden Redoxreaktion für die NHE Red: 2H++ 2e-  H2 Ox: Zn  Zn2+ + 2eRedox: Zn2+ + H2 Zn + 2H+ Berechnung der Aktivität:

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2+ ¿ Zn¿ ¿ a¿ RT ϕ0 ¿ ϕ00+ ∙ ln ¿ 2F Aktivität der Zn2+-Lsg ist 1, Somit: ln ( 1 )=0

ϕ0 ¿ ϕ00 Vorfrage 5: Schreiben sie die Zellreaktionen für die beiden auf eine Normalwasserstoffelektrode bezogenen Halbzellen eines Daniell-Elementes und die symbolische Schreibweise für diese Kette an. Wie groß ist die EMK unter Standardbedingungen, falls keine Diffusionspotentiale berücksichtigt werden? Allgemein: Symbolische Schreibweise: Zn I Zn2+ II Cu2+ I Cu Red: Cu2++ 2e-  Cu Ox: Zn  Zn2+ + 2eRedox: Zn + Cu2+  Zn2+ + Cu Cu mit NHE: Symbolische Schreibweise: H2(g), Pt I H+(aq) II Cu2+ I Cu Red: Cu2++ 2e-  Cu Ox: H2  2 H+ + 2 eRedox: H2 + Cu2+  2 H+ +Cu Zn mit NHE: Symbolische Schreibweise: H2(g), Pt I H+(aq) II Zn2+ I Zn Red: Zn2++ 2e-  Zn Ox: H2  2 H+ + 2 eRedox: H2 + Zn2+  2 H+ +Zn Berechnung EMK: Standardbedingungen: T= 25°C p=1atm n=1M  somit: Halbzellenpotential entspricht Standardpotential

∆ E0 =E Kathode −E Anode ∆ E0 =E0 ( Cu ) −E0 ( Zn ) ∆ E0 =0,34 V — 0,76 V ∆ E0 =1,1 V Die EMK beträgt unter Standardbedingungen 1,1 V

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