Formelsammlung Physikalische Chemie/ Elektrochemie

Leitfähigkeit

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

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

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

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

Kohlrauschsches Quadratwurzelgesetz

für starke Elektrolyten

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

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

Ostwaldsches Verdünnungsgesetz

für schwache Elektrolyten

leitfähigkeitsabhängig

$\frac{1}{{\mathrm{\Lambda }}_m}=\frac{1}{{\mathrm{\Lambda }}_m^{\circ }}+\frac{{\mathrm{\Lambda }}_m\cdot c}{K_s\cdot ({\mathrm{\Lambda }}_m^{\circ }{)}^2}$

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

konzentrationsabhängig

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

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 $Q=\frac{a_{\mathrm{O}\mathrm{x}}}{a_{\mathrm{R}\mathrm{e}\mathrm{d}}}$ mit a als Aktivität des betreffenden Redox-Partners

konzentrationsabhängig

$E=E^{\circ }+\frac{RT}{z_{e}F}\ln \frac{(c_{\mathrm{o}\mathrm{x}}{)}^a}{(c_{\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{d}}{)}^b}$

• 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)

$E=E^o+\frac{0,059V}{z_e}\lg \frac{(c_{\mathrm{o}\mathrm{x}}{)}^a}{(c_{\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{d}}{)}^b}$.

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

Spannungsreihe

• Tabellensammlung Chemie/ Elektrochemische Spannungsreihe