Aşağıdaki iki yarım reaksiyon, bir elektrokimyasal hücre:
Oksidasyon:
YANİ2(g) +2H20 (ℓ) → SO4-(sulu) +4H+(sulu) + 2 e- E °öküz = -0,20 V
Azaltma:
Cr2Ö72-(sulu) + 14 H+(sulu) + 6 e- → 2 Cr3+(sulu) + 7 H2O (ℓ) E °kırmızı = +1,33 V
25 ° C'da birleştirilmiş hücre reaksiyonunun denge sabiti nedir?
Oksidasyon yarı reaksiyonu 2 üretir elektronlar ve indirgeme yarı reaksiyonu 6 elektrona ihtiyaç duyar. Ücreti dengelemek için, oksidasyon reaksiyonu 3 katsayısı ile çarpılmalıdır.
3 SO2(g) +6H20 (ℓ) → 3 SO4-(sulu) + 12 H+(sulu) + 6 e-
+ Cr2Ö72-(sulu) + 14 H+(sulu) + 6 e- → 2 Cr3+(sulu) + 7 H2O (ℓ)
3 SO2(g) + Cr2Ö72-(sulu) + 2H+(sulu) → 3 SO4-(sulu) + 2 Cr3+(sulu) + H2O (ℓ)
Tarafından denklemi dengelemek, şimdi reaksiyonda değiştirilen toplam elektron sayısını biliyoruz. Bu reaksiyon altı elektron değiştirdi.
Adım 2: Hücre potansiyelini hesaplayın.
Bu elektrokimyasal hücre EMF örnek problemi standart indirgeme potansiyellerinden bir hücrenin hücre potansiyelinin nasıl hesaplanacağını gösterir. **
E °hücre = E °
E °hücre = -0,20 V + 1,33 V
E °hücre = +1,13 V
Adım 3: Denge sabitini bulun, K.
Bir reaksiyon dengede olduğunda, serbest enerjideki değişim sıfıra eşittir.
Bir elektrokimyasal hücrenin serbest enerjisindeki değişim, denklemin hücre potansiyeli ile ilgilidir:
=G = -nFEhücre
nerede
ΔG reaksiyonun serbest enerjisidir
n benlerin sayısı reaksiyonda değiştirilen elektronların
F Faraday sabiti (96484.56 C / mol)
E, hücre potansiyelidir.
hücre potansiyeli ve serbest enerji örneği nasıl hesaplanacağını gösterir bedava enerji bir redoks reaksiyonu.
ΔG = 0 ise: E için çözünhücre
0 = -nFEhücre
Ehücre = 0 V
Bu, dengede, hücrenin potansiyelinin sıfır olduğu anlamına gelir. Reaksiyon aynı hızda ileri ve geri ilerler, yani net elektron akışı yoktur. Elektron akışı olmadığında akım yoktur ve potansiyel sıfıra eşittir.
Denge sabitini bulmak için Nernst denklemini kullandığı bilinen yeterli bilgi var.
Nernst denklemi:
Ehücre = E °hücre - (RT / nF) x günlüğü10S
nerede
Ehücre hücre potansiyeli
E °hücre "Standart hücre potansiyeli"
R, Gaz sabiti (8.3145 J / mol · K)
T, mutlak sıcaklık
n, hücrenin reaksiyonu ile aktarılan elektron mollerinin sayısıdır
F Faraday sabiti (96484.56 C / mol)
Q reaksiyon bölümü
** Nernst denklemi örnek problemi standart olmayan bir hücrenin hücre potansiyelini hesaplamak için Nernst denkleminin nasıl kullanılacağını gösterir. **
Dengede, reaksiyon bölümü Q, denge sabiti K'dir. Bu denklemi yapar:
Ehücre = E °hücre - (RT / nF) x günlüğü10K
Yukarıdan, aşağıdakileri biliyoruz:
Ehücre = 0 V
E °hücre = +1,13 V
R = 8.3145 J / mol · K
T = 25 ° C = 298,15 K
F = 96484,56 C / mol
n = 6 (reaksiyonda altı elektron transfer edilir)
K için çözün:
0 = 1.13 V - [(8.3145 J / mol · K x 298.15 K) / (6 x 96484.56 C / mol)] log10K
-1,13 V = - (0,004 V) günlüğü10K
günlük10K = 282,5
K = 10282.5
K = 10282.5 = 100.5 x 10282
K = 3,16 x 10282
Cevap:
Hücrenin redoks reaksiyonunun denge sabiti 3.16 x 10'dur.282.