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Elektrochemisches Potential Das elektrochemische Potential 1 μ i displaystyle overline mu i ist das chemische Potential

Elektrochemisches Potential

Das elektrochemische Potential ist das chemische Potential eines Ions in einem elektrischen Potential .

gibt an, wie viel Arbeit aufzubringen ist, um in einem System bei konstantem Druck , konstanter Temperatur und konstanten Stoffmengen aller anderen Systemkomponenten, die Menge der Ionensorte von auf zu erhöhen.

(Unter den genannten Bedingungen ist die aufzubringende Arbeit gleich der Änderung der Gibbs-Energie des Systems. Vergleiche chemisches Potential.)

Da jede Potentialdifferenz die Fähigkeit eines Systems beschreibt, Arbeit zu verrichten, laufen passive chemische Reaktionen unter Beteiligung von Ionen solange ab, bis sich die elektrochemischen Potentiale aller Systemkomponenten angeglichen haben ().

Erklärte Effekte Bearbeiten

Die Betrachtung dieses Prinzips an Phasengrenzen, die für nur eine Ionensorte durchlässig sind, erklärt die Wirkungsweise der Glaselektrode als pH-Messgerät sowie die Ausbildung des Donnan-Potentials (nach Frederick George Donnan) an biologischen Membranen und führt zur Herleitung der Nernst-Gleichung.

Das Konzept ist nicht auf Ionen beschränkt, sondern kann auf alle elektrisch geladenen Teilchen angewandt werden. So ist zum Beispiel die Fermi-Energie der Elektronen eines Festkörpers gleich ihrem elektrochemischen Potential bei Temperatur . Die Angleichung der elektrochemischen Potentiale der Elektronen über die Kontaktfläche zwischen einem Metall und einem Halbleiter führt zur Ausbildung einer Schottky-Barriere, die in der Halbleitertechnik von Bedeutung ist.

Abgrenzung Bearbeiten

Das Potential E einer Elektrode ist zwar ein in der Elektrochemie besonders wichtiges Potential und hängt direkt vom hier behandelten elektrochemischen Potential ab, unterscheidet sich aber von der hier gegebenen strengen Definition des elektrochemischen Potentials: E ist eine elektrische Spannung, also eine Energie pro Ladung, das hier behandelte Potential aber eine Energie pro Mol.

Siehe auch Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. elektrochemisches Potential. Abgerufen am 28. Dezember 2020.
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Veröffentlichungsdatum:
Das elektrochemische Potential 1 m i displaystyle overline mu i ist das chemische Potential m i displaystyle mu i eines Ions i displaystyle i in einem elektrischen Potential f displaystyle varphi m i m i z i F f displaystyle overline mu i mu i z i mathrm F varphi z i displaystyle z i Ladungszahl des Ions F Faraday Konstante F 96485 33 C mol f displaystyle varphi Lokales elektrisches Potentialm i displaystyle overline mu i gibt an wie viel Arbeit aufzubringen ist um in einem System bei konstantem Druck P displaystyle P konstanter Temperatur T displaystyle T und konstanten Stoffmengen aller anderen Systemkomponenten die Menge der Ionensorte i displaystyle i von n a displaystyle n a auf n e displaystyle n e zu erhohen D G n a n e m i d n i Gleichgewicht 0 displaystyle Delta G int n a n e overline mu i dn i overset text Gleichgewicht 0 Unter den genannten Bedingungen ist die aufzubringende Arbeit gleich der Anderung der Gibbs Energie D G displaystyle Delta G des Systems Vergleiche chemisches Potential Da jede Potentialdifferenz die Fahigkeit eines Systems beschreibt Arbeit zu verrichten laufen passive chemische Reaktionen unter Beteiligung von Ionen solange ab bis sich die elektrochemischen Potentiale aller Systemkomponenten angeglichen haben D G 0 displaystyle Delta G 0 Inhaltsverzeichnis 1 Erklarte Effekte 2 Abgrenzung 3 Siehe auch 4 EinzelnachweiseErklarte Effekte BearbeitenDie Betrachtung dieses Prinzips an Phasengrenzen die fur nur eine Ionensorte durchlassig sind erklart die Wirkungsweise der Glaselektrode als pH Messgerat sowie die Ausbildung des Donnan Potentials nach Frederick George Donnan an biologischen Membranen und fuhrt zur Herleitung der Nernst Gleichung Das Konzept ist nicht auf Ionen beschrankt sondern kann auf alle elektrisch geladenen Teilchen angewandt werden So ist zum Beispiel die Fermi Energie der Elektronen eines Festkorpers gleich ihrem elektrochemischen Potential bei Temperatur T 0 K displaystyle T 0 mathrm K nbsp Die Angleichung der elektrochemischen Potentiale der Elektronen uber die Kontaktflache zwischen einem Metall und einem Halbleiter fuhrt zur Ausbildung einer Schottky Barriere die in der Halbleitertechnik von Bedeutung ist Abgrenzung BearbeitenDas Potential E einer Elektrode ist zwar ein in der Elektrochemie besonders wichtiges Potential und hangt direkt vom hier behandelten elektrochemischen Potential m i displaystyle overline mu i nbsp ab unterscheidet sich aber von der hier gegebenen strengen Definition des elektrochemischen Potentials E ist eine elektrische Spannung also eine Energie pro Ladung das hier behandelte Potential m i displaystyle overline mu i nbsp aber eine Energie pro Mol Siehe auch BearbeitenElektrochemische Spannungsreihe Elektrochemischer Gradient Elektrochemische Triebkraft Elektrochemisches Gleichgewicht Konzentrationsgradient Nernst Planck Gleichung Galvani Spannung Volta SpannungEinzelnachweise Bearbeiten elektrochemisches Potential Abgerufen am 28 Dezember 2020 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Elektrochemisches Potential amp oldid 221725009