La première étape consiste à déterminer le potentiel de la cellule à son état standard – concentrations de 1 mol / L et pressions de 1 atm à 25 ° C.
La procédure est la suivante:
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Écris les demi-réactions doxydation et de réduction pour la cellule.
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Recherchez le potentiel de réduction, # E⁰_ « red » #, pour la demi-réaction de réduction dans un tableau des potentiels de réduction
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Recherchez le potentiel de réduction pour linverse de loxydation demi-réaction et inverser le signe pour obtenir le potentiel doxydation. Pour la demi-réaction doxydation, # E⁰_text (ox) = « – » E⁰_text (red) #.
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Ajoutez les deux potentiels de demi-cellule pour obtenir le potentiel de cellule standard global .
# E⁰_text (cell) = E⁰_text (rouge) + E⁰_text (ox) #
À létat standard
Utilisons ces étapes pour trouver le potentiel de cellule standard pour une cellule électrochimique avec la réaction de cellule suivante.
# « Zn (s) » + « Cu » ^ « 2 + » « (aq) » → « Zn » ^ « 2 + » « (aq) » + » Cu (s) « #
1. Écrivez les demi-réactions pour chaque processus.
# « Zn (s) » → « Zn » ^ « 2 + » « (aq) » + « 2e » ^ « – » #
# « Cu » ^ « 2 + » « (aq) » + « 2e » ^ « – » → « Cu (s) » #
2. Recherchez le potentiel standard pour la demi-réaction de réduction.
# « Cu » ^ « 2 + » « (aq) » + « 2e » ^ « – » → « Cu (s) »; E⁰_ « red » = +0,339 V #
3. Recherchez le potentiel de réduction standard pour linverse de la réaction doxydation et changez le signe.
# « Zn » ^ « 2 + » « (aq) » + « 2e » ^ « – » → « Zn (s) « ; E⁰_text (red) = « -0,762 V » #
# « Zn (s) » → « Zn » ^ « 2 + » « (aq) » + « 2e » ^ « -« ; E⁰_ « ox » = « + 0,762 V » #
4. Ajoutez les potentiels de cellule pour obtenir le potentiel de cellule standard global.
# « Cu » ^ « 2 + » « (aq) » + « 2e » ^ « – » → « Cu (s) »; couleur (blanc) (mmmmmmm) E⁰_ « red » = « +0,339 V » #
# « Zn (s) » → « Zn » ^ « 2 + » « (aq) » + « 2e » ^ « -« ; couleur (blanc) (mmmmmmml) E⁰_ « ox » = couleur (blanc) (l) « +0,762 V » #
# « Cu » ^ « 2 + » « (aq) « + » Zn (s) « → » Cu (s) « + » Zn « ^ » 2 + « » (aq) « ; E⁰_ « cell » = « +1.101 V » #
Conditions détat non standard
Si les conditions ne sont pas à létat standard (concentrations pas 1 mol / L, pressions pas 1 atm, température pas 25 ° C), nous devons prendre quelques mesures supplémentaires.
1. Déterminez le potentiel de cellule standard.
2. Déterminez le nouveau potentiel de cellule résultant des conditions modifiées.
Léquation de Nernst est
#couleur (bleu) (bar (ul (| couleur (blanc) (a / a) E_ « cell » = E⁰_ « cellule » – (RT) / (nF) lnQcolor (blanc) (a / a) | ))) « » #
où
Remarque: les unités de # R # sont # « J · K » ^ « – 1 » « mol » ^ « – 1 » # ou # « V · C · K » ^ « – 1 » « mol » ^ « – 1 » #.
Les taupes se réfèrent aux « taupes de réaction ».
Puisque nous avons toujours avoir 1 mol de réaction, nous pouvons écrire les unités de # R # comme # « J · K » ^ « – 1 » # ou # « V · C · K » ^ « – 1 » # et ignorer le « # » mol « ^ » – 1 « # partie de lunité.
Exemple
Calculez le potentiel de la cellule pour la réaction suivante lorsque la pression de loxygène gazeux est de 2,50 atm, la concentration en ions hydrogène est de 0,10 mol / L et la concentration en ion bromure est de 0,25 mol / L.
# » O « _2 » (g) « + » 4H « ^ » + « » (aq) « + » 4B r « ^ » – « » (aq) « → » 2H « _2 » O (l) « + » 2Br « _2 (l) #
1. Écrivez les demi-réactions pour chaque processus.
# « O » _2 « (g) » + « 4H » ^ « + » « (aq) » + « 4e » ^ « – » → « 2H « _2 » O (l) « #
#couleur (blanc) (mmmmmmml) » 2Br « ^ » – « » (aq) « → » Br « _2 » (l) « + » 2e « ^ » – » #
2. Recherchez le potentiel standard pour la demi-réaction de réduction
# « O » _2 « (g) » + « 4H » ^ « + » « (aq) » + « 4e » ^ « – » → 2H_2 « O » « (l) »; E⁰_ « red » = « +1,229 V » #
3. Recherchez le potentiel de réduction standard pour linverse de la réaction doxydation et changez le signe.
# « 2Br » ^ « – » « (aq) » → « Br » _2 « (l) » + » 2e « ^ » – « ; E⁰_text (ox) = « -1.077 V » #
4. Additionnez les potentiels de cellule pour obtenir le potentiel de cellule standard global.
#couleur (blanc) (mmll) « O » _2 « (g) » + « 4H » ^ « + » « (aq) » + « 4e » ^ « – » → « 2H » _2 « O (l) »; couleur (blanc) (mmmmm) E⁰_text (rouge) = « +1.229 V » #
#couleur (blanc) (mmmmmmml) 2 ×; couleur (blanc) (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. Déterminez le nouveau potentiel de cellule dans les conditions non standard.