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Konzentrationsketten

[446] Konzentrationsketten. Elemente, bei denen zwei gleiche Elektroden eintauchen in verschieden konzentrierte Lösungen eines aus dem Elektrodenmetall gebildeten Salzes. Ihre Theorie wurde zuerst von Helmholtz, dann von Nernst in vereinfachter Form gegeben.

Es ist die maximale Arbeit bei einem isothermen Prozeß, um ein Mol eines Gases oder einer Lösung von der Konzentration c₁ in die c₂ zu überführen, A = R T log nat c : c₂.[446]

Diese Gleichung wandte Nernst auf die Konzentrationsketten an, indem er auch dem reinen Metall eine bestimmte Ionenkonzentration C (sogenannte Lösungstension) zuschrieb.

Unter Vernachlässigung der elektromotorischen Kraft zwischen den beiden Lösungen von den Konzentrationen c₁ bezw. c₂ und wenn E in Volt die gesamte elektromotorische Kraft der Kette, n die Wertigkeit des Metallions bedeuten, ist die gesamte maximale Arbeit, welche das Element beim Transport von 1 Mol des Metalles (von der Elektrode von c₁ durch die Lösungen zu der Elektrode von c₂)

und da

(s. Gaskonstante, S. 307), T für 18° C. = 273 + 18 = 291

wird

Die elektromotorische Kraft ist also gerichtet von der verdünnten zur konzentrierteren Lösung. Ein Beispiel ist die Kette

Ag | 0,1 normal AgNO₃ | 1n · KNO₃ | 0,01n · AgNO₃ | Ag,

in der die Stromleitung saß ausschließlich durch den indifferenten Elektrolyt KNO₃ erfolgt, wodurch bewirkt wird, daß die schon kleine elektromotorische Kraft zwischen 0,1 AgNO₃ und 0,01 AgNO₃ fast vollkommen zum Verschwinden gebracht ist. Da n = 1 (Silber einwertig!)

so beträgt für 18° die gesamte elektromotorische Kraft E = –0,0577 Volt.

Sind die Ionenkonzentrationen, auf die es ja hier nur ankommt, sehr verschieden (wenn z.B. 0,01 u. AgNO₃ durch KCl gefällt wird), so nimmt die elektromotorische Kraft größere Beträge – 0,51 Volt – an.

Literatur: Nernst, Theoretische Chemie, 7. Aufl., Stuttgart 1913.

Wietzel.