Prvním krokem je stanovení buněčného potenciálu v jeho standardním stavu – koncentrace 1 mol / L a tlaky 1 atm při 25 ° C.
Postup je následující:
-
Napište oxidační a redukční poloreakce pro buňku.
-
Vyhledejte redukční potenciál, # E⁰_ „červený“ #, pro redukční poloreakci v tabulce redukčních potenciálů
-
Vyhledejte redukční potenciál pro reverzní oxidaci poloviční reakce a obrácení znaménka k získání oxidačního potenciálu. Pro oxidační poloreakci # E⁰_text (ox) = „-“ E⁰_text (červená) #.
-
Přidejte dva poločlánkové potenciály a získáte celkový standardní buněčný potenciál .
# E⁰_text (buňka) = E⁰_text (červená) + E⁰_text (vůl) #
Ve standardním stavu
Pomocí těchto kroků vyhledáme standardní potenciál článku pro elektrochemický článek s následující reakcí článku.
# „Zn (s)“ + „Cu“ ^ „2 +“ „(aq)“ → „Zn“ ^ „2 +“ „(aq)“ + “ Cu (s) „#
1. Napište poloreakce pro každý proces.
# „Zn (s)“ → „Zn“ ^ „2 +“ „(aq)“ + „2e“ ^ „-“ #
# „Cu“ ^ „2 +“ „(aq)“ + „2e“ ^ „-“ → „Cu (s)“ #
2. Vyhledejte standardní potenciál redukční poloreakce.
# „Cu“ ^ „2 +“ „(aq)“ + „2e“ ^ „-“ → „Cu (s)“; E⁰_ „red“ = +0,339 V #
3. Vyhledejte standardní redukční potenciál na zadní straně oxidační reakce a změňte znaménko.
# „Zn“ ^ „2 +“ „(aq)“ + „2e“ ^ „-“ → „Zn s) „; E⁰_text (red) = „-0.762 V“ #
# „Zn (s)“ → „Zn“ ^ „2 +“ „(aq)“ + „2e“ ^ „-„; E⁰_ „ox“ = „+ 0,762 V“ #
4. Přidejte buněčné potenciály a získáte celkový standardní buněčný potenciál.
# „Cu“ ^ „2 +“ „(aq)“ + „2e“ ^ „-“ → „Cu (s)“; barva (bílá) (mmmmmmm) E⁰_ „red“ = „+0,339 V“ #
# „Zn (s)“ → „Zn“ ^ „2 +“ „(aq)“ + „2e“ ^ „-„; barva (bílá) (mmmmmmml) E⁰_ „ox“ = barva (bílá) (l) „+0,762 V“ #
# „Cu“ ^ „2 +“ „(aq) „+“ Zn (s) „→“ Cu (s) „+“ Zn „^“ 2 + „“ (aq) „; E⁰_ „cell“ = „+1.101 V“ #
Nestandardní podmínky stavu
Pokud podmínky nejsou standardní (koncentrace ne 1 mol / l, tlaky ne 1 atm, teplota ne 25 ° C), musíme učinit několik dalších kroků.
1. Určete standardní buněčný potenciál.
2. Určete potenciál nové buňky vyplývající ze změněných podmínek.
Nernstova rovnice je
#color (blue) (bar (ul (| color (white) (a / a) E_ „cell“ = E⁰_ „cell“ – (RT) / (nF) lnQcolor (white) (a / a) | ))) „“ #
kde
Poznámka: jednotky # R # jsou # „J · K“ ^ „- 1“ „mol“ ^ „- 1“ # nebo # „V · C · K“ ^ „- 1“ „mol“ ^ „- 1“ #.
Mole označují „moly reakce“.
Protože vždy mít 1 mol reakce, můžeme napsat jednotky # R # jako # „J · K“ ^ „- 1“ # nebo # „V · C · K“ ^ „- 1“ # a ignorovat „#“ mol „^“ – 1 „# část jednotky.
Příklad
Vypočítejte buněčný potenciál pro následující reakci, když je tlak plynného kyslíku 2,50 atm, koncentrace vodíkových iontů 0,10 mol / L a koncentrace bromidových iontů 0,25 mol / L.
# “ O „_2“ (g) „+“ 4H „^“ + „“ (aq) „+“ 4B r „^“ – „“ (aq) „→“ 2H „_2“ O (l) „+“ 2Br „_2 (l) #
1. Napište poloreakce pro každý proces.
# „O“ _2 „(g)“ + „4H“ ^ „+“ „(aq)“ + „4e“ ^ „-“ → „2H „_2“ O (l) „#
#color (bílá) (mmmmmmml)“ 2Br „^“ – „“ (aq) „→“ Br „_2“ (l) „+“ 2e „^“ – “ #
2. Vyhledejte standardní potenciál redukční poloreakce
# „O“ _2 „(g)“ + „4H“ ^ „+“ „(aq)“ + „4e“ ^ „-“ → 2H_2 „O“ „(l)“; E⁰_ „red“ = „+1.229 V“ #
3. Vyhledejte standardní redukční potenciál na zadní straně oxidační reakce a změňte znaménko.
# „2Br“ ^ „-“ „(aq)“ → „Br“ _2 „(l)“ + “ 2e „^“ – „; E⁰_text (ox) = „-1.077 V“ #
4. Sečtením buněčných potenciálů získáte celkový standardní buněčný potenciál.
#color (white) (mmll) „O“ _2 „(g)“ + „4H“ ^ „+“ „(aq)“ + „4e“ ^ „-“ → „2H“ _2 „O (l)“; color (white) (mmmmm) E⁰_text (red) = „+1.229 V“ #
#color (white) (mmmmmmml) 2 ×; color (white) (mmm) E⁰_text (ox) = „-1.077 V“ #
# „O“ _2 „(g)“ + „4Br“ ^ „-“ „(aq)“ + “ 4H „^“ + „“ (aq) „→“ 2Br „_2“ (l) „+“ 2H „_2“ O (l) „; E⁰_text (cell) = „+0.152 V“ #
5. Určete nový buněčný potenciál za nestandardních podmínek.