Elektrochemisches Äquivalent

Das elektrochemische Äquivalent (Ä_e) gibt an, wie viel Gramm eines Stoffes bei der Elektrolyse an einer Elektrode durch eine elektrische Ladung von einem Coulomb (oder von einer Ampèresekunde) abgeschieden werden. Es ist gleich der Molaren Masse M dividiert durch das Produkt aus der Änderung der Wertigkeit bzw. der Oxidationszahl z des Stoffes und der Faraday-Konstante F:

${\ddot {A}}_{e}={\frac {M}{z\cdot F}}$

Das elektrochemische Äquivalent ist eine in der Galvanotechnik wichtige Größe. Pro einfache Ladung eines Mols sind 96485,336 As/mol (Faraday-Konstante) zur Reduktion bzw. Oxidation erforderlich.

Die tatsächlich zur Abscheidung benötigte Ladung ist aufgrund von Nebenreaktionen oft größer als der mit Hilfe des elektrochemischen Äquivalents berechnete Wert; dies wird dann über die Stromausbeute berücksichtigt.

Hintergrund

Nach dem Ersten Faradayschen Gesetz in seiner ursprünglichen Fassung ist die Masse eines bei einer Elektrolyse abgeschiedenen Stoffes der geflossenen elektrischen Ladung proportional. Das elektrochemische Äquivalent ist der Proportionalitätsfaktor zwischen Ladung Q und abgeschiedener Masse m:

$m={\ddot {A}}_{e}Q$

Die oben angegebene Formel ergibt sich aus dem Zweiten Faradayschen Gesetz, nach dem die Masse des umgesetzten Stoffes seiner Molmasse proportional ist.

Wertetabelle elektrochemischer Äquivalente

Die SI-Einheit des elektrochemischen Äquivalents ist g/C bzw. g/As. In der Galvanotechnik werden Ladungen meist in Amperestunden (Ah) gemessen; für Ä_e ist daher auch die Einheit g/Ah gebräuchlich.

Ausgewählte Beispiele für berechnete elektrochemische Äquivalente Ä_e

Element	OZ	Sb.	Molmasse [g/mol]	$z$ Änderung Wertigkeit	${\frac {1}{z\cdot F}}$ [µmol/As]	Äe [mg/As]	Äe [g/Ah]	Typ	Anwendungsbeispiele, Bemerkungen
Aluminium	13	Al	26,98154	3	3,45476	0,09321	0,33557	M	Aluminium-Herstellung 3 ↔ 0
Antimon	51	Sb	121,76	3	3,45476	0,42065	1,51434	SG	−3 ↔ 0 bzw. 3 ↔ 0
Antimon	51	Sb	121,76	5	2,07285	0,25239	0,90861	SG	5 ↔ 0
Antimon	51	Sb	121,76	2	5,18213	0,63098	2,27152	SG	5 ↔ 3
Barium	56	Ba	137,327	2	5,18213	0,71165	2,56193	EAM	2 ↔ 0
Beryllium	4	Be	9,01218	2	5,18213	0,04670	0,16813	EAM	2 ↔ 0
Bismut	83	Bi	208,9804	3	3,45476	0,72198	2,59912	SG	3 ↔ 0
Blei	82	Pb	207,2	4	2,59107	0,53687	1,9327	M	4 ↔ 0
Blei	82	Pb	207,2	2	5,18213	1,0737	3,8655	M	Blei-Akku 4 ↔ 2 bzw. 2 ↔ 0
Brom	35	Br	79,904	1	10,3643	0,82815	2,98133	H	−1 ↔ 0
Cadmium	48	Cd	112,414	2	5,18213	0,58254	2,09716	M	2 ↔ 0
Caesium	55	Cs	132,90545	1	10,3643	1,37747	4,95888	AM	1 ↔ 0
Calcium	20	Ca	40,078	2	5,18213	0,20769	0,74768	EAM	2 ↔ 0
Chlor	17	Cl	35,45	1	10,3643	0,3674	1,3227	H	Chlor-Alkali-Elektrolyse −1 ↔ 0
Chrom	24	Cr	51,9961	3	3,45476	0,17963	0,64668	M	Verchromen 3 ↔ 0
Chrom	24	Cr	51,9961	6	1,72738	0,08982	0,32334	M	Verchromen 6 ↔ 0
Cobalt	27	Co	58,93319	2	5,18213	0,30540	1,09944	M	2 ↔ 0
Eisen	26	Fe	55,845	2	5,18213	0,28940	1,04183	M	Eisenbeschichtung 2 ↔ 0
Eisen	26	Fe	55,845	3	3,45476	0,19293	0,69455	M	3 ↔ 0
Eisen	26	Fe	55,845	1	10,3643	0,57879	2,08365	M	3 ↔ 2
Fluor	9	F	18,9984	1	10,3643	0,19690	0,70886	H	Fluor-Herstellung −1 ↔ 0
Gold	79	Au	196,96657	1	10,3643	2,04141	7,34909	M	Au(I) nur in Komplexen beständig
Gold	79	Au	196,96657	3	3,45476	0,68047	2,4497	M	3 ↔ 0
Iod	53	I	126,90447	1	10,3643	1,31527	4,73498	H	−1 ↔ 0
Kalium	19	K	39,0983	1	10,3643	0,40523	1,45881	AM	1 ↔ 0
Kupfer	29	Cu	63,546	2	5,18213	0,32930	1,18549	M	Elektrolytische Kupferraffination 2 ↔ 0
Kupfer	29	Cu	63,546	1	10,3643	0,65861	2,37099	M	1 ↔ 0
Lithium	3	Li	6,94	1	10,3643	0,0719	0,2589	AM	Lithium-Herstellung 1 ↔ 0
Magnesium	12	Mg	24,305	2	5,18213	0,12595	0,45343	EAM	Magnesium-Herstellung 2 ↔ 0
Mangan	25	Mn	54,93804	7	1,48061	0,08134	0,29283	M	7 ↔ 0
Mangan	25	Mn	54,93804	2	5,18213	0,28470	1,02491	M
Mangan	25	Mn	54,93804	1	10,3643	0,56939	2,04981	M	Zink-Mangan-Zellen 4 ↔ 3 bzw. 3 ↔ 2
Mangan	25	Mn	54,93804	3	3,45476	0,18980	0,68327	M
Natrium	11	Na	22,98977	1	10,3643	0,23827	0,85778	AM	Natrium-Herstellung 1 ↔ 0
Nickel	28	Ni	58,6934	2	5,18213	0,30416	1,09497	M	galvanisches Vernickeln 2 ↔ 0
Niob	41	Nb	92,90637	5	2,07285	0,19258	0,69329	M
Palladium	46	Pd	106,42	2	5,18213	0,55148	1,98534	M	2 ↔ 0
Platin	78	Pt	195,084	4	2,59107	0,50548	1,81971	M	4 ↔ 0
Platin	78	Pt	195,084	2	5,18213	1,01095	3,63943	M	4 ↔ 2 bzw. 2 ↔ 0
Quecksilber	80	Hg	200,592	2	5,18213	1,03949	3,74218	M
Quecksilber	80	Hg	200,592	1	10,3643	2,07899	7,48436	M
Rhodium	45	Rh	102,90549	3	3,45476	0,35551	1,27985	M	3 ↔ 0
Rubidium	37	Rb	85,4678	1	10,3643	0,88581	3,18892	AM	1 ↔ 0
Sauerstoff	8	O	15,9994	2	5,18213	0,08291	0,29848	Ch	Wasserelektrolyse −2 ↔ 0
Schwefel	16	S	32,06	2	5,18213	0,1661	0,5981	Ch	−2 ↔ 0
Selen	34	Se	78,971	2	5,18213	0,40924	1,47326	Ch	−2 ↔ 0
Silber	47	Ag	107,8682	1	10,3643	1,11798	4,02471	M	1 ↔ 0
Strontium	38	Sr	87,62	2	5,18213	0,4541	1,6346	EAM	2 ↔ 0
Tantal	73	Ta	180,94788	5	2,07285	0,37508	1,35028	M	5 ↔ 0
Thallium	81	Tl	204,382	3	3,45476	0,70609	2,54192	M	3 ↔ 0
Thallium	81	Tl	204,382	1	10,3643	2,11827	7,62577	M	1 ↔ 0
Titan	22	Ti	47,867	4	2,59107	0,12403	0,44650	M	4 ↔ 0
Vanadium	23	V	50,9415	5	2,07285	0,10559	0,38014	M	5 ↔ 0
Wasserstoff	1	H	1,0074	1	10,3643	0,01044	0,03759	Hy	Wasserelektrolyse
Wolfram	74	W	183,84	4	2,59107	0,47634	1,71483	M	4 ↔ 0
Zink	30	Zn	65,38	2	5,18213	0,3388	1,2197	M	galvanische Verzinkung
Zinn	50	Sn	118,71	2	5,18213	0,61517	2,21462	M	galvanische Verzinnung 4 ↔ 2 bzw. 2 ↔ 0
Zinn	50	Sn	118,71	4	2,59107	0,30759	1,10731	M	4 ↔ 0
Zirconium	40	Zr	91,224	4	2,59107	0,23637	0,85092	M	4 ↔ 0

Literatur

• Werner John, Bernhard Gaida, Technische Mathematik für die Galvanotechnik, 9. Auflage 2007, Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau, ISBN 978-3-87480-230-7

Siehe auch: Äquivalentzahl, Wertigkeit (Chemie)