Primul pas este determinarea potențialului celulei la starea sa standard – concentrații de 1 mol / L și presiuni de 1 atm la 25 ° C.
Procedura este:
-
Scrieți jumătățile de oxidare și reducere pentru celulă.
-
Căutați potențialul de reducere, # E⁰_ „roșu” #, pentru jumătate de reacție de reducere într-un tabel cu potențiale de reducere
-
Căutați potențialul de reducere pentru inversul oxidării jumătate de reacție și inversați semnul pentru a obține potențialul de oxidare. Pentru jumătate de reacție de oxidare, # E⁰_text (ox) = „-” E⁰_text (roșu) #.
-
Adăugați cele două potențiale de jumătate de celulă pentru a obține potențialul celular standard .
# E⁰_text (cell) = E⁰_text (roșu) + E⁰_text (ox) #
La starea standard
Să folosim acești pași pentru a găsi potențialul standard al celulei pentru o celulă electrochimică cu următoarea reacție a celulei.
# „Zn (s)” + „Cu” ^ „2 +” „(aq)” → „Zn” ^ „2 +” „(aq)” + ” Cu (s) „#
1. Scrieți jumătățile de reacție pentru fiecare proces.
# „Zn (s)” → „Zn” ^ „2 +” „(aq)” + „2e” ^ „-” #
# „Cu” ^ „2 +” „(aq)” + „2e” ^ „-” → „Cu (s)” #
2. Căutați potențialul standard pentru jumătatea de reacție de reducere.
# „Cu” ^ „2 +” „(aq)” + „2e” ^ „-” → „Cu (s)”; E⁰_ „red” = +0.339 V #
3. Căutați potențialul standard de reducere pentru inversarea reacției de oxidare și schimbați semnul.
# „Zn” ^ „2 +” „(aq)” + „2e” ^ „-” → „Zn (s) „; E⁰_text (red) = „-0.762 V” #
# „Zn (s)” → „Zn” ^ „2 +” „(aq)” + „2e” ^ „-„; E⁰_ „ox” = „+ 0,762 V” #
4. Adăugați potențialul celular pentru a obține potențialul celular standard general.
# „Cu” ^ „2 +” „(aq)” + „2e” ^ „-” → „Cu (s)”; culoare (alb) (mmmmmmm) E⁰_ „roșu” = „+0,339 V” #
# „Zn (s)” → „Zn” ^ „2 +” „(aq)” + „2e” ^ „-„; culoare (alb) (mmmmmmml) E⁰_ „ox” = culoare (alb) (l) „+0,762 V” #
# „Cu” ^ „2 +” „(aq) „+” Zn (s) „→” Cu (s) „+” Zn „^” 2 + „” (aq) „; E⁰_ „cell” = „+1.101 V” #
Condiții de stare nestandardizate
Dacă condițiile nu sunt starea standard (concentrații nu 1 mol / L, presiuni nu 1 atm, temperatura nu 25 ° C), trebuie să facem câțiva pași suplimentari.
1. Determinați potențialul celular standard.
2. Determinați potențialul celulei noi care rezultă din condițiile modificate.
Ecuația Nernst este
#color (albastru) (bar (ul (| culoare (alb)) (a / a) E_ „celulă” = E⁰_ „celulă” – (RT) / (nF) lnQcolor (alb) (a / a) | ))) „” #
unde
Notă: unitățile # R # sunt # „J · K” ^ „- 1” „mol” ^ „- 1” # sau # „V · C · K” ^ „- 1” „mol” ^ „- 1” #.
Moli se referă la „moli de reacție”.
De vreme ce întotdeauna au 1 mol de reacție, putem scrie unitățile lui # R # ca # „J · K” ^ „- 1” # sau # „V · C · K” ^ „- 1” # și să ignorăm molul „#” „^” – 1 „# porțiune a unității.
Exemplu
Calculați potențialul celulei pentru următoarea reacție atunci când presiunea oxigenului gazos este de 2,50 atm, concentrația ionilor de hidrogen este de 0,10 mol / L, iar concentrația ionului de bromură este de 0,25 mol / L.
# ” O „_2” (g) „+” 4H „^” + „” (aq) „+” 4B r „^” – „” (aq) „→” 2H „_2” O (l) „+” 2Br „_2 (l) #
1. Scrieți jumătățile de reacție pentru fiecare proces.
# „O” _2 „(g)” + „4H” ^ „+” „(aq)” + „4e” ^ „-” → „2H „_2” O (l) „#
#color (alb) (mmmmmmml)” 2Br „^” – „” (aq) „→” Br „_2” (l) „+” 2e „^” – ” #
2. Căutați potențialul standard pentru jumătate de reacție de reducere
# „O” _2 „(g)” + „4H” ^ „+” „(aq)” + „4e” ^ „-” → 2H_2 „O” „(l)”; E⁰_ „red” = „+1.229 V” #
3. Căutați potențialul de reducere standard pentru inversarea reacției de oxidare și schimbați semnul.
# „2Br” ^ „-” „(aq)” → „Br” _2 „(l)” + ” 2e „^” – „; E⁰_text (ox) = „-1.077 V” #
4. Adăugați potențialul celulei împreună pentru a obține potențialul celular standard general.
#color (white) (mmll) „O” _2 „(g)” + „4H” ^ „+” „(aq)” + „4e” ^ „-” → „2H” _2 „O (l)”; culoare (alb) (mmmmm) E⁰_text (roșu) = „+1.229 V” #
#color (alb) (mmmmmmml) 2 ×; culoare (alb) (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. Determinați potențialul celulei noi în condiții non-standard.