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Das '''elektrochemische Potential'''<ref>{{Internetquelle |url=https://www.spektrum.de/lexikon/physik/elektrochemisches-potential/3991 |titel=elektrochemisches Potential |abruf=2020-12-28 |sprache=de}}</ref> <math>\widetilde{\mu}_i</math> eines [[Ladungsträger (Physik)|ladungstragenden]] Stoffes <math>i</math> setzt sich zusammen aus seinem [[Chemisches Potential|chemischen Potential]] <math>\mu_i</math> und einem [[elektrisches Potential|elektrischen Potential]] <math>\varphi</math>:

:<math>\widetilde{\mu}_i = \mu_i + z_i \cdot \mathrm{F} \cdot \varphi</math>

mit
* der [[Ladungszahl]] <math>z_i</math> des ladungstragenden Stoffes
* der [[Faraday-Konstante]] <math>\mathrm{F}</math>
* dem lokalen elektrischen Potential <math>\varphi</math>.

<math>\widetilde{\mu}_i</math> gibt an, wie viel [[Arbeit (Physik)|Arbeit]] aufzubringen ist, um in einem System bei konstantem [[Druck (Physik)|Druck]] <math>p</math>, konstanter Temperatur <math>T</math> und konstanten [[Stoffmenge]]n aller anderen Systemkomponenten die Menge der Ladungsträgersorte <math>i</math> von <math>n_a</math> auf <math>n_e</math> zu erhöhen:

:<math>\Delta G = \int_{n_a}^{n_e}\tilde{\mu}_i\,dn_i \overset{\text{Gleichgewicht}}{=} 0 </math>
(Unter den genannten Bedingungen ist die aufzubringende Arbeit gleich der Änderung <math>\Delta G</math> der [[Freie Enthalpie|Gibbs-Energie]] des Systems. Vergleiche [[chemisches Potential]].)

Da jede [[Potentialdifferenz]] die Fähigkeit eines Systems beschreibt, Arbeit zu verrichten, laufen passive [[chemische Reaktion]]en unter Beteiligung von [[Ion]]en solange ab, bis sich die elektrochemischen Potentiale aller Systemkomponenten angeglichen haben (<math>\Delta G = 0</math>).

== Erklärte Effekte ==
Die Betrachtung dieses Prinzips an [[Phasengrenze]]n, die für nur eine [[Ion]]en<nowiki></nowiki>sorte durchlässig sind, erklärt die Wirkungsweise der [[Glaselektrode]] als [[pH-Messgerät]] sowie die Ausbildung des [[Donnan-Potential]]s (nach [[Frederick George Donnan]]) an [[Membran #Biologie|biologischen Membranen]] und führt zur Herleitung der [[Nernst-Gleichung]].

Bei [[Festkörper]]n stimmt z. B. das elektrochemische Potential der [[Elektron]]en bei einer Temperatur von <math> T = 0~\mathrm{K}</math> mit ihrer [[Fermi-Energie]] überein. Die Angleichung der elektrochemischen Potentiale der Elektronen über die Kontaktfläche zwischen einem [[Metall]] und einem [[Halbleiter]] führt zur Ausbildung einer [[Schottky-Barriere]], die in der [[Halbleitertechnik]] von Bedeutung ist.

== Abgrenzung ==
Das [[Elektrodenpotential|Potential ''E'' einer Elektrode]] ist zwar ein in der [[Elektrochemie]] besonders wichtiges [[Potential (Physik)|Potential]] und hängt direkt vom hier behandelten elektrochemischen Potential <math>\widetilde{\mu}_i</math> ab, unterscheidet sich aber von der hier gegebenen strengen Definition des elektrochemischen Potentials: ''E'' ist eine [[elektrische Spannung]], also eine [[Energie]] pro [[Elektrische Ladung|Ladung]], das hier behandelte Potential <math>\widetilde{\mu}_i</math> aber eine Energie pro [[Mol]].

== Siehe auch ==
* [[Elektrochemische Spannungsreihe]]
* [[Elektrochemischer Gradient]]
* [[Elektrochemische Triebkraft]]
* [[Elektrochemisches Gleichgewicht]]
* [[Konzentrationsgradient]]
* [[Nernst-Planck-Gleichung]]
* [[Galvani-Spannung]]
* [[Volta-Spannung]]

== Einzelnachweise ==
<references/>

[[Kategorie:Elektrochemie]]

Elektrochemisches Potential - Versionsgeschichte

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