Paare in eine Reihe bringen
- Anknüpfung (4.2.4):Jede Halbzelle wird gegen die SHE gemessen und erhält so ihr Standardpotenzial \(E^\circ\).
- Spannungsreihe:alle Redoxpaare nach \(E^\circ\) geordnet — sie erweitert die Redoxreihe der Metalle (4.1.4) um Nichtmetalle und Ionenpaare.
- Oben (\(E^\circ\) groß):die stärksten Oxidationsmittel, z. B. \(\ce{F2}\), \(\ce{Au^3+}\), \(\ce{MnO4-}\).
- Unten (\(E^\circ\) klein):die stärksten Reduktionsmittel, z. B. Li, Na, Mg.
- Edel und unedel:\(E^\circ > 0\): edles Metall; \(E^\circ < 0\): unedles Metall — löst sich in Säure unter \(\ce{H2}\)-Bildung.
Ordne die sieben Redoxpaare ohne Tabelle: oben das Paar mit dem stärksten Elektronenakzeptor, unten das mit dem stärksten Donator. Ziehen — oder mit Leertaste aufnehmen, ↑/↓ verschieben, Leertaste ablegen. Stimmt die Reihe, wählst du auf der Potenzialleiter zwei Paare für eine Zelle.
↑ stärkster Akzeptor
↓ stärkster Donator
Halte fest: Die Zellspannung ist der Abstand zweier Paare auf der Leiter — \(U^\circ = E^\circ(\text{Kathode}) - E^\circ(\text{Anode})\). Das obere Paar bildet den Pluspol.
Spannungen vorhersagen
- Kathode:das Paar mit dem höheren \(E^\circ\) (Pluspol) — seine oxidierte Form nimmt Elektronen auf.
- Anode:das Paar mit dem niedrigeren \(E^\circ\) (Minuspol) — seine reduzierte Form gibt Elektronen ab.
Standard-Zellspannung: \(U^\circ = E^\circ(\text{Kathode}) - E^\circ(\text{Anode}) = E^\circ(\text{Akzeptorpaar}) - E^\circ(\text{Donatorpaar})\)
- Probe (4.2.2):Daniell-Element: \(0{,}34\,\text{V} - (-0{,}76\,\text{V}) = 1{,}10\,\text{V}\) — genau der gemessene Wert.
- Reaktionsvorhersage:Ox₂ reagiert freiwillig mit Red₁, wenn \(E^\circ(\text{Ox}_2/\text{Red}_2) > E^\circ(\text{Ox}_1/\text{Red}_1)\), also \(U^\circ > 0\).
- Koeffizienten:\(E^\circ\) ist eine Stoffeigenschaft — beim Ausgleichen der Elektronen wird es nicht multipliziert.
- Grenzen:gilt nur unter Standardbedingungen und sagt nichts über die Geschwindigkeit (z. B. Oxidschichten).
Allgemeine Hinweise
Nie mit Koeffizienten multiplizieren
Auch wenn für den Elektronenausgleich „2 Ag⁺ + 2 e⁻ → 2 Ag“ nötig ist: \(E^\circ\) bleibt \(+0{,}80\,\text{V}\). Potenziale beschreiben die Donator- bzw. Akzeptorstärke, nicht die Menge.
Richtung der Tabelle prüfen
Manche Bücher sortieren von oben nach unten steigend, andere fallend. Maßgeblich ist immer der Zahlenwert: höheres \(E^\circ\) = stärkeres Oxidationsmittel.
Kathode minus Anode
Erst beide Paare in der Tabelle suchen, das höhere als Kathode markieren, dann \(U^\circ = E^\circ_{\text{K}} - E^\circ_{\text{A}}\) rechnen. Ein positives Ergebnis bestätigt die Zuordnung.