Ensimmäinen vaihe on määrittää solupotentiaali sen vakiotilassa – 1 mol / l ja 1 atm paineet 25 ° C: ssa.
Menettely on:
-
Kirjoita solun hapettumisen ja pelkistyksen puolireaktiot.
-
Etsi pelkistyspotentiaalia, # E⁰_ ”punainen” #, pelkistyksen puolireaktion saamiseksi pelkistyspotentiaalitaulukosta.
-
Etsi pelkistyspotentiaali hapettumisen käänteiseksi puolireaktio ja käännä merkki hapettumispotentiaalin saamiseksi. Hapettumisen puolireaktiota varten # E⁰_text (ox) = ”-” E⁰_text (punainen) #.
-
Lisää kaksi puolisolupotentiaalia saadaksesi yleisen solupotentiaalin .
# E⁰_text (solu) = E⁰_text (punainen) + E⁰_text (härkä) #
Vakiotilassa
Löydetään näiden vaiheiden avulla sähkökemiallisen kennon vakiopotentiaalipotentiaali seuraavalla kennoreaktiolla.
# ”Zn (s)” + ”Cu” ^ ”2 +” ”(aq)” → ”Zn” ^ ”2 +” ”(aq)” + ” Cu (s) ”#
1. Kirjoita kunkin prosessin puolireaktiot.
# ”Zn (s)” → ”Zn” ^ ”2 +” ”(aq)” + ”2e” ^ ”-” #
# ”Cu” ^ ”2 +” ”(aq)” + ”2e” ^ ”-” → ”Cu (s)” #
2. Etsi pelkistyksen puolireaktion vakiopotentiaali.
# ”Cu” ^ ”2 +” ”(aq)” + ”2e” ^ ”-” → ”Cu (s)”; E⁰_ ”punainen” = +0,339 V #
3. Etsi hapetusreaktion käänteisen vakiopelkistyspotentiaali ja vaihda merkkiä.
# ”Zn” ^ ”2 +” ”(aq)” + ”2e” ^ ”-” → ”Zn s) ”; E⁰_text (punainen) = ”-0,762 V” #
# ”Zn (s)” → ”Zn” ^ ”2 +” ”(aq)” + ”2e” ^ ”-”; E⁰_ ”ox” = ”+ 0,762 V” #
4. Lisää solupotentiaalit, jotta saat yleisen solupotentiaalin.
# ”Cu” ^ ”2 +” ”(aq)” + ”2e” ^ ”-” → ”Cu (s)”; väri (valkoinen) (mmmmmmm) E⁰_ ”red” = ”+0,339 V” #
# ”Zn (s)” → ”Zn” ^ ”2 +” ”(aq)” + ”2e” ^ ”-”; väri (valkoinen) (mmmmmmml) E⁰_ ”ox” = väri (valkoinen) (l) ”+0,762 V” #
# ”Cu” ^ ”2 +” ”(aq) ”+” Zn (s) ”→” Cu (s) ”+” Zn ”^” 2 + ”” (aq) ”; E⁰_ ”cell” = ”+1,101 V” #
Epätyypilliset tilaehdot
Jos olosuhteet eivät ole vakiotilat (pitoisuudet eivät ole 1 mol / l, paineet eivät ole 1 atm, lämpötila ei 25 ° C), meidän on tehtävä muutama ylimääräinen vaihe.
1. Määritä vakio solupotentiaali.
2. Määritä muuttuneista olosuhteista johtuva uusi solupotentiaali.
Nernst-yhtälö on
#väri (sininen) (palkki (ul (| väri (valkoinen) (a / a) E_ ”solu” = E⁰_ ”solu” – (RT) / (nF) lnQväri (valkoinen) (a / a) | ))) ”” #
minne
Huomaa: # R #: n yksiköt ovat # ”J · K” ^ ”- 1” ”mol” ^ ”- 1” # tai # ”V · C · K” ^ ”- 1” ”mol” ^ ”- 1” #.
Moolit viittaavat ”reaktion mooliin”.
Koska olemme aina on 1 mol reaktiota, voimme kirjoittaa # R #: n yksiköt muodossa # ”J · K” ^ ”- 1” # tai # ”V · C · K” ^ ”- 1” # ja jättää huomiotta ”#” mol ”^” – 1 ”# yksikön osa.
Esimerkki
Laske solupotentiaali seuraavaa reaktiota varten, kun happikaasun paine on 2,50 atm, vetyionipitoisuus on 0,10 mol / L ja bromidi-ionipitoisuus on 0,25 mol / L.
# ” O ”_2” (g) ”+” 4H ”^” + ”” (aq) ”+” 4B r ”^” – ”” (aq) ”→” 2H ”_2” O (l) ”+” 2Br ”_2 (l) #
1. Kirjoita kunkin prosessin puolireaktiot.
# ”O” _2 ”(g)” + ”4H” ^ ”+” ”(aq)” + ”4e” ^ ”-” → ”2H ”_2” O (l) ”#
#väri (valkoinen) (mmmmmmml)” 2Br ”^” – ”” (aq) ”→” Br ”_2” (l) ”+” 2e ”^” – ” #
2. Etsi pelkistyksen puolireaktion vakiopotentiaali
# ”O” _2 ”(g)” + ”4H” ^ ”+” ”(aq)” + ”4e” ^ ”-” → 2H_2 ”O” ”(l)”; E⁰_ ”red” = ”+1,229 V” #
3. Etsi hapetusreaktion käänteisen standardipelkistyspotentiaali ja vaihda merkkiä.
# ”2Br” ^ ”-” ”(aq)” → ”Br” _2 ”(l)” + ” 2e ”^” – ”; E⁰_text (ox) = ”-1,077 V” #
4. Lisää solupotentiaalit yhteen, jotta saat yleisen solupotentiaalin.
#väri (valkoinen) (mmll) ”O” _2 ”(g)” + ”4H” ^ ”+” ”(aq)” + ”4e” ^ ”-” → ”2H” _2 ”O (l)”; väri (valkoinen) (mmmmm) E⁰_text (punainen) = ”+1,229 V” #
#väri (valkoinen) (mmmmmmml) 2 ×; väri (valkoinen) (mmm) E⁰_text (härkä) = ”-1,077 V” #
# ”O” _2 ”(g)” + ”4Br” ^ ”-” ”(aq)” + ” 4H ”^” + ”” (aq) ”→” 2Br ”_2” (l) ”+” 2H ”_2” O (l) ”; E⁰_text (solu) = ”+0,152 V” #
5. Määritä uusi solupotentiaali epätyypillisissä olosuhteissa.