Pierwszym krokiem jest określenie potencjału komórki w jej stanie standardowym – stężenia 1 mol / L i ciśnienie 1 atm w 25 ° C.
Procedura jest następująca:
-
Zapisz półreakcje utleniania i redukcji dla ogniwa.
-
Wyszukaj potencjał redukcyjny, # E⁰_ „red” #, dla połówkowej reakcji redukcji w tabeli potencjałów redukcji
-
Wyszukaj potencjał redukcyjny dla odwrotności utleniania półreakcja i odwróć znak, aby uzyskać potencjał utleniania. W przypadku półreakcji utleniania # E⁰_text (ox) = „-” E⁰_text (red) #.
-
Dodaj dwa potencjały półogniwa, aby uzyskać ogólny standardowy potencjał komórki .
# E⁰_text (cell) = E⁰_text (red) + E⁰_text (ox) #
W stanie standardowym
Wykorzystajmy te kroki, aby znaleźć potencjał komórki standardowej dla ogniwa elektrochemicznego z następującą reakcją komórkową.
# „Zn (s)” + „Cu” ^ „2 +” „(aq)” → „Zn” ^ „2 +” „(aq)” + ” Cu (s) „#
1. Napisz reakcje połówkowe dla każdego procesu.
# „Zn (s)” → „Zn” ^ „2 +” „(aq)” + „2e” ^ „-” #
# „Cu” ^ „2 +” „(aq)” + „2e” ^ „-” → „Cu (s)” #
2. Wyszukaj standardowy potencjał reakcji połowicznej redukcji.
# „Cu” ^ „2 +” „(aq)” + „2e” ^ „-” → „Cu (s)”; E⁰_ „red” = +0,339 V #
3. Sprawdź standardowy potencjał redukcyjny dla odwrotności reakcji utleniania i zmień znak.
# „Zn” ^ „2 +” „(aq)” + „2e” ^ „-” → „Zn (s) „; E⁰_text (czerwony) = „-0,762 V” #
# „Zn (s)” → „Zn” ^ „2 +” „(aq)” + „2e” ^ „-„; E⁰_ „ox” = „+ 0,762 V” #
4. Dodaj potencjały komórki, aby uzyskać ogólny standardowy potencjał komórki.
# „Cu” ^ „2 +” „(aq)” + „2e” ^ „-” → „Cu (s)”; kolor (biały) (mmmmmmm) E⁰_ „czerwony” = „+0,339 V” #
# „Zn (s)” → „Zn” ^ „2 +” „(aq)” + „2e” ^ „-„; kolor (biały) (mmmmmmml) E⁰_ „ox” = kolor (biały) (l) „+0,762 V” #
# „Cu” ^ „2 +” „(aq) „+” Zn (s) „→” Cu (s) „+” Zn „^” 2 + „” (aq) „; E⁰_ „cell” = „+1.101 V” #
Niestandardowe warunki stanu
Jeśli warunki nie są standardowe (stężenie nie 1 mol / l, ciśnienie poniżej 1 atm, temperatura nie 25 ° C), musimy podjąć kilka dodatkowych kroków.
1. Określ potencjał komórki standardowej.
2. Określ nowy potencjał komórki wynikający ze zmienionych warunków.
Równanie Nernsta to
#color (blue) (bar (ul (| color (white) (a / a) E_ „cell” = E⁰_ „cell” – (RT) / (nF) lnQcolor (white) (a / a) | ))) „” #
gdzie
Uwaga: jednostki # R # to # „J · K” ^ „- 1” „mol” ^ „- 1” # lub # „V · C · K” ^ „- 1” „mol” ^ „- 1” #.
Mole oznaczają „mole reakcji”.
Ponieważ zawsze mamy 1 mol reakcji, możemy zapisać jednostki # R # jako # „J · K” ^ „- 1” # lub # „V · C · K” ^ „- 1” # i zignorować „#” mol „^” – 1 „# część jednostki.
Przykład
Oblicz potencjał ogniwa dla następującej reakcji, gdy ciśnienie tlenu gazowego wynosi 2,50 atm, stężenie jonów wodorowych wynosi 0,10 mola / l, a stężenie jonów bromkowych wynosi 0,25 mola / l.
# ” O „_2” (g) „+” 4H „^” + „” (aq) „+” 4B r „^” – „” (aq) „→” 2H „_2” O (l) „+” 2Br „_2 (l) #
1. Napisz reakcje połówkowe dla każdego procesu.
# „O” _2 „(g)” + „4H” ^ „+” „(aq)” + „4e” ^ „-” → „2H „_2” O (l) „#
#kolor (biały) (mmmmmmml)” 2Br „^” – „” (aq) „→” Br „_2” (l) „+” 2e „^” – ” #
2. Sprawdź standardowy potencjał redukcji reakcji połowicznej
# „O” _2 „(g)” + „4H” ^ „+” „(aq)” + „4e” ^ „-” → 2H_2 „O” „(l)”; E⁰_ „red” = „+1.229 V” #
3. Sprawdź standardowy potencjał redukcji dla odwrotności reakcji utleniania i zmień znak.
# „2Br” ^ „-” „(aq)” → „Br” _2 „(l)” + ” 2e „^” – „; E⁰_text (ox) = „-1.077 V” #
4. Dodaj razem potencjały komórki, aby uzyskać ogólny standardowy potencjał komórki.
#color (white) (mmll) „O” _2 „(g)” + „4H” ^ „+” „(aq)” + „4e” ^ „-” → „2H” _2 „O (l)”; kolor (biały) (mmmmm) E⁰_text (czerwony) = „+1.229 V” #
#kolor (biały) (mmmmmmml) 2 ×; kolor (biały) (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. Określić nowy potencjał komórki w niestandardowych warunkach.