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Frost-Diagramm



Frost-Diagramme sind eine graphische Darstellung von Reduktionspotentialen von Halbreaktionen, jeweils für die verschiedenen Oxidationsstufen eines Elements. Es wird ein kartesisches Koordinatensystem verwendet, wobei auf der Abszisse die Oxidationszahl steht und auf der Ordinate üblicherweise n·E-Werte der Halbreaktion einer Oxidationsstufe zur Oxidationsstufe 0 (z.B. V2+ / V 0). Der Wert n·E ist direkt proportional zur freien Enthalpie G nach:

G = - n \cdot F \cdot E
wobei n die Zahl der übertragenen Elektronen und F die Faraday-Konstante = 96,5 kJ/(V·mol) bedeuten.

Es finden sich auch Frost-Diagramme bei welchen freie Enthalpien G statt dem n·E-Wert aufgetragen sind. Die Potentialdaten können sich auf Standardbedingungen (25°, pH = 0, c = 1 mol/l) beziehen oder auf beliebige andere angegebene Bedingungen (z. B. pH = 14).

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Diagramm für Vanadium in saurer Lösung (pH = 0):

1) Es werden die Standard-Potentiale von den relevanten Redoxgleichgewichten aus einem Tabellenwerk entnommen

VO_2^+ + 2 H^+ + e^- \rightarrow VO^{2+} + H_2O \quad \text{mit} \quad E^0 = +1{,}00~\mathrm{V}
VO^{2+} + 2 H^+ + e^- \rightarrow V^{3+} + H_2O \quad \text{mit} \quad E^0 = +0{,}34~\mathrm{V}
V^{3+} + e^- \rightarrow V^{2+} \quad \text{mit} \quad E^0 = -0{,}26~\mathrm{V}
V^{2+} + 2e^- \rightarrow V^0 \quad \text{mit} \quad E^0 = -1{,}13~\mathrm{V}

2) Daraus werden die n·E-Werte ermittelt

n·E(V/V) = 0,00V
n·E(V2+ / V) = 2 · (-1,13V) = -2,26V
n·E(V3+ / V) = (-0,26V) + (-2,26V) = -2,52V
n·E(VO2+ / V) = 0,34V + (-2,52V) = -2,18V
n·E(VO2+ / V) = 1,06V + (-2,18V) = -1,12V

3) Die Werte werden in ein Koordinatensystem eingetragen

Ein anderes Beispiel : [1]

Interpretation

Um zu entscheiden, ob eine Disproportionierung oder eine Synproportionierung stattfindet, muss geschaut werden, ob sich die mittlere Oxidationsstufe im Diagramm ober- oder unterhalb der Verbindungslinie der beiden äußeren Oxidationsstufen befindet. Z.B. synproportionieren hier V2 + und VO2 + zu V3 + , da sich die mittlere Oxidationsstufe unterhalb der Verbindungslinie der beiden anderen befindet.

 
Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Frost-Diagramm aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.
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