Šios dvi pusinės reakcijos yra naudojamos formuojant elektrocheminė ląstelė:
Oksidacija:
Taigi2(g) + 2 H20 (ℓ) → SO4-(aq) + 4 H+(aq) + 2 e- E °Jautis = -0,20 V
Sumažinimas:
Kr2O72-(aq) + 14 H+(aq) + 6 e- → 2 kr3+(aq) + 7 H2O (ℓ) E °raudona = +1,33 V
Kokia yra kombinuotų ląstelių reakcijos pusiausvyros konstanta esant 25 C?
Dėl oksidacijos pusės reakcijos susidaro 2 elektronai ir pusinės reakcijos redukcija reikia 6 elektronų. Norėdami subalansuoti mokestį, oksidacijos reakcija turi būti padaugintas iš 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) + 2 H+(aq) → 3 SO4-(aq) + 2 kr3+(aq) + H2O (ℓ)
Autorius išlyginant lygtį, dabar mes žinome bendrą elektronų, kuriais pasikeitė reakcija, skaičių. Ši reakcija apsikeitė šešiais elektronais.
2 veiksmas: apskaičiuokite ląstelės potencialą.
Tai elektrocheminių elementų EMF pavyzdžio problema parodo, kaip iš standartinių redukcinių galimybių apskaičiuoti ląstelės potencialą. **
E °ląstelė = E °Jautis + E °raudona
E °ląstelė = -0,20 V + 1,33 V
E °ląstelė = +1,13 V
3 žingsnis: Raskite pusiausvyros konstantą K.
Kai reakcija vyksta pusiausvyroje, laisvosios energijos pokytis yra lygus nuliui.
Elektrocheminės ląstelės laisvosios energijos pokytis yra susijęs su lygties ląstelės potencialu:
ΔG = -nFEląstelė
kur
ΔG yra laisva reakcijos energija
n yra apgamų skaičius elektronų, pasikeitusių reakcijos metu
F yra Faradėjaus konstanta (96484,56 C / mol)
E yra ląstelės potencialas.
ląstelių potencialas ir laisvosios energijos pavyzdys parodo, kaip apskaičiuoti laisvos energijos redoksinės reakcijos.
Jei ΔG = 0:, spręskite dėl Eląstelė
0 = -nFEląstelė
Eląstelė = 0 V
Tai reiškia, kad pusiausvyroje ląstelės potencialas yra lygus nuliui. Reakcija progresuoja į priekį ir atgal tuo pačiu greičiu, ty nėra grynojo elektronų srauto. Neturint elektronų srauto, nėra srovės, o potencialas lygus nuliui.
Dabar yra žinoma pakankamai informacijos, kad Nernsto lygtį būtų galima naudoti norint rasti pusiausvyros konstantą.
Nernsto lygtis:
Eląstelė = E °ląstelė - (RT / nF) x žurnalas10Q
kur
Eląstelė yra ląstelės potencialas
E °ląstelė nurodo standartinį ląstelių potencialą
R yra dujų konstanta (8,3145 J / mol · K)
T yra absoliuti temperatūra
n - elektronų molių skaičius, perduotas ląstelės reakcijos metu
F yra Faradėjaus konstanta (96484,56 C / mol)
Q yra reakcijos koeficientas
** Nernsto lygties pavyzdžio problema parodo, kaip naudoti Nernsto lygtį, norint apskaičiuoti nestandartinės ląstelės potencialą. **
Esant pusiausvyrai, reakcijos koeficientas Q yra pusiausvyros konstanta, K. Tai sudaro lygtį:
Eląstelė = E °ląstelė - (RT / nF) x žurnalas10K
Iš viršaus mes žinome:
Eląstelė = 0 V
E °ląstelė = +1,13 V
R = 8,3145 J / mol · K
T = 25 ° C = 298,15 K
F = 96484,56 C / mol
n = 6 (šeši elektronai perkeliami reakcijos metu)
Išspręskite K:
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) log10K
žurnalas10K = 282,5
K = 10282.5
K = 10282.5 = 100.5 x 10282
K = 3,16 x 10282
Atsakymas:
Ląstelės redokso reakcijos pusiausvyros konstanta yra 3,16 x 10282.