Naslednji dve polovični reakciji se uporabljata za oblikovanje an elektrokemična celica:
Oksidacija:
SO2(g) + 2H20 (ℓ) → SO4-(aq) + 4H+(aq) + 2 e- E °vol = -0,20 V
Zmanjšanje:
Kr2O72-(aq) + 14 H+(aq) + 6 e- → 2 Kr3+(aq) + 7 H2O (ℓ) E °rdeča = +1,33 V
Kakšna je ravnovesna konstanta kombinirane celične reakcije pri 25 C?
Oksidacijska polovična reakcija povzroči 2 elektronov in polovica reakcije redukcije potrebuje 6 elektronov. Za uravnoteženje naboja reakcija oksidacije se mora pomnožiti s faktorjem 3.
3 SO2(g) + 6 H20 (ℓ) → 3 SO4-(aq) + 12 H+(aq) + 6 e-
+ Cr2O72-(aq) + 14 H+(aq) + 6 e- → 2 Kr3+(aq) + 7 H2O (ℓ)
3 SO2(g) + Cr2O72-(aq) + 2H+(aq) → 3 SO4-(aq) + 2 Kr3+(aq) + H2O (ℓ)
Avtor uravnavanje enačbe, zdaj vemo skupno število elektronov, izmenjanih v reakciji. Ta reakcija je zamenjala šest elektronov.
2. korak: Izračunajte potencial celice.
Tole primer težave z elektrokemičnimi celicami EMF prikazuje, kako izračunati potencial celice iz standardnih redukcijskih potencialov. **
E °celica = E °vol + E °
E °celica = -0,20 V + 1,33 V
E °celica = +1,13 V
Korak 3: Poiščite ravnotežno konstanto, K.
Kadar je reakcija ravnotežna, je sprememba proste energije enaka nič.
Sprememba proste energije elektrokemične celice je povezana s celicnim potencialom enačbe:
ΔG = -nFEcelica
kje
ΔG je prosta energija reakcije
n je število molov elektronov, izmenjanih v reakciji
F je Faradayeva konstanta (96484,56 C / mol)
E je celični potencial.
Theprimer celičnega potenciala in primer brezplačne energije prikazuje, kako izračunati prosta energija ponovitveno reakcijske reakcije.
Če je ΔG = 0:, rešimo za Ecelica
0 = -nFEcelica
Ecelica = 0 V
To pomeni, da je pri ravnotežju potencial celice enak nič. Reakcija napreduje naprej in nazaj z isto hitrostjo, kar pomeni, da ni pretoka elektronov. Brez pretoka elektronov ni toka in potencial je enak nič.
Zdaj je znanih dovolj informacij, ki uporabljajo Nernstovo enačbo za iskanje ravnovesne konstante.
Nernstova enačba je:
Ecelica = E °celica - (RT / nF) x dnevnik10V
kje
Ecelica je celični potencial
E °celica se nanaša na standardni potencial celic
R je the plinska konstanta (8,3145 J / mol · K)
T je tisto absolutna temperatura
n je število molov elektronov, prenesenih z reakcijo celice
F je Faradayeva stalnica (96484,56 C / mol)
Q je reakcijski količnik
** The Primer problema Nernstove enačbe prikazuje, kako uporabiti Nernstovo enačbo za izračun potenciala celice nestandardne celice. **
Pri ravnotežju je reakcijski količnik Q ravnovesna konstanta, K. Tako dobimo enačbo:
Ecelica = E °celica - (RT / nF) x dnevnik10K
Od zgoraj poznamo naslednje:
Ecelica = 0 V
E °celica = +1,13 V
R = 8,3145 J / mol · K
T = 25 ° C = 298,15 K
F = 96484,56 C / mol
n = 6 (v reakciji se prenese šest elektronov)
Rešite za K:
0 = 1,13 V - [(8,3145 J / mol · K x 298,15 K) / (6 x 96484,56 C / mol)] dnevnik10K
-1,13 V = - (0,004 V) dnevnik10K
dnevnik10K = 282,5
K = 10282.5
K = 10282.5 = 100.5 x 10282
K = 3,16 x 10282
Odgovor:
Ravnotežna konstanta redoks reakcije v celici je 3,16 x 10282.