Zuletzt aktualisiert: 2026-06-16

Die Standardzellspannung, geschrieben $E^\circ_{cell}$, ist die Spannung, die eine elektrochemische Zelle erzeugt, wenn sich jede Spezies in ihrem Standardzustand befindet — 1 M für gelöste Ionen, 1 bar für Gase, bei einer angegebenen Temperatur, üblicherweise 25 °C. Sie misst die thermodynamische Triebkraft hinter der gesamten Oxidations-Reduktions-Reaktion der Zelle. Wer galvanische Zellen, Batterien oder Korrosion untersucht, nutzt sie, um vorherzusagen, ob eine Redoxreaktion von selbst abläuft und wie viel elektrische Arbeit sie leisten kann.

Wie sich die beiden Halbzellen verbinden

Jede Zelle besteht aus zwei Halbreaktionen. Reduktionstabellen führen jede Halbreaktion als Reduktion mit ihrem Standardreduktionspotential auf. In einer arbeitenden Zelle wird eine Elektrode gezwungen, rückwärts (Oxidation) zu laufen, doch die Potentiale werden weiterhin so kombiniert, wie sie tabelliert sind:

$E^\circ_{cell} = E^\circ_{cathode} - E^\circ_{anode}$

Die Kathode ist die Elektrode, an der die Reduktion abläuft, und die Anode jene, an der die Oxidation abläuft. Da beide Zahlen als Reduktionspotentiale aus der Tabelle stammen, subtrahieren Sie den Anodenwert direkt, anstatt sein Vorzeichen von Hand umzukehren.

Rechenbeispiel

Nehmen wir die klassische Daniell-Zelle, Kupfer gepaart mit Zink. Aus einer Reduktionstabelle gilt $E^\circ(\mathrm{Cu^{2+}/Cu}) = +0{,}34\ \mathrm{V}$ und $E^\circ(\mathrm{Zn^{2+}/Zn}) = -0{,}76\ \mathrm{V}$. Kupfer hat das höhere Reduktionspotential, ist also die Kathode:

Das positive Ergebnis bestätigt, dass die Zelle galvanisch ist: Zink gibt freiwillig Elektronen an Kupferionen ab und erzeugt etwa 1,10 V.

Warum das Vorzeichen wichtig ist

Eine positive $E^\circ_{cell}$ entspricht einer freiwilligen Reaktion wegen der Beziehung $\Delta G^\circ = -nFE^\circ_{cell}$ — ein positives Potential ergibt eine negative freie Energie. Ordnet man die Elektroden so zu, dass das Ergebnis negativ ausfällt, beschreibt man die umgekehrte Reaktion, die nur abläuft, wenn eine äußere Spannung sie antreibt, wie bei der Elektrolyse. Um von einem positiven Potential zur entsprechenden freien Energie zu gelangen, nutzen Sie den Rechner für die freie Enthalpie aus der Zellspannung, und um zu bestimmen, wie weit die Reaktion abläuft, den Rechner für die Gleichgewichtskonstante aus der Zellspannung.

Standardpotentiale setzen Konzentrationen im Standardzustand voraus. Weichen die Konzentrationen ab, verschiebt sich das tatsächliche Potential gemäß der Nernst-Gleichung Rechner, die auf den Standardwert zurückgeht, wenn alle Aktivitäten gleich eins sind.