Nasledujúce dve polovičné reakcie sa používajú na vytvorenie zlúčeniny elektrochemický článok:
oxidácia:
SO2(g) + 2 H20 (ℓ) → SO4-(aq) + 4H+(aq) + 2 e- E °vôl = -0,20 V
zníženie:
Cr2O72-(aq) +14H+(aq) + 6 e- → 2 Kr3+(aq) +7H2O (ℓ) E °červená = +1,33 V
Aká je rovnovážna konštanta kombinovanej bunkovej reakcie pri 25 ° C?
Oxidačná polovičná reakcia vedie k vzniku 2 elektróny a redukčná polovičná reakcia potrebuje 6 elektrónov. Ak chcete vyrovnať poplatok, oxidačná reakcia sa musia vynásobiť koeficientom 3.
3 SO2(g) + 6H20 (ℓ) → 3 SO4-(aq) +12H+(aq) + 6 e-
+ Cr2O72-(aq) +14H+(aq) + 6 e- → 2 Kr3+(aq) +7H2O (ℓ)
3 SO2(g) + Cr2O72-(aq) + 2 H+(aq) → 3 SO4-(aq) + 2 Kr3+(aq) + H2O (ℓ)
podľa vyrovnanie rovnice, teraz poznáme celkový počet elektrónov vymenených v reakcii. Táto reakcia vymenila šesť elektrónov.
Krok 2: Vypočítajte bunkový potenciál.
toto príklad problému elektrochemického článku EMF ukazuje, ako vypočítať bunkový potenciál bunky zo štandardných redukčných potenciálov. **
E °bunka = E °vôl + E °červená
E °bunka = -0,20 V + 1,33 V
E °bunka = +1,13 V
Krok 3: Nájdite rovnovážnu konštantu, K.
Keď je reakcia v rovnováhe, zmena voľnej energie sa rovná nule.
Zmena vo voľnej energii elektrochemického článku súvisí s potenciálom bunky rovnice:
ΔG = -nFEbunka
kde
Ag je voľná energia reakcie
n je počet krtkov elektrónov vymenených pri reakcii
F je Faradayova konštanta (96484,56 C / mol)
E je bunkový potenciál.
príklad bunkového potenciálu a voľnej energie ukazuje, ako vypočítať voľná energia redoxnej reakcie.
Ak ΔG = 0:, vyriešte pre Ebunka
0 = -nFEbunka
Ebunka = 0 V
To znamená, že pri rovnováhe je potenciál bunky nulový. Reakcia postupuje vpred a vzad rovnakou rýchlosťou, čo znamená, že neexistuje žiadny čistý elektrónový tok. Bez toku elektrónov neexistuje žiadny prúd a potenciál sa rovná nule.
Teraz existuje dostatok informácií na to, aby sa Nernstova rovnica použila na nájdenie rovnovážnej konštanty.
Nernstova rovnica je:
Ebunka = E °bunka - (RT / nF) x log10Q
kde
Ebunka je bunkový potenciál
E °bunka Výraz "štandardný bunkový potenciál" sa týka štandardného bunkového potenciálu
R je plynová konštanta (8,3145 J / mol · K)
T je absolútna teplota
n je počet mólov elektrónov prenesených reakciou bunky
F je Faradayova konštanta (96484,56 C / mol)
Q je reakčný kvocient
** V Problém s Nernstovou rovnicou ukazuje, ako použiť Nernstovu rovnicu na výpočet bunkového potenciálu neštandardnej bunky. **
Pri rovnováhe je reakčný kvocient Q rovnovážnou konštantou K. Toto robí rovnicu:
Ebunka = E °bunka - (RT / nF) x log10K
Zhora vieme nasledujúce:
Ebunka = 0 V
E °bunka = +1,13 V
R = 8,3145 J / mol · K
T = 25 a ° C = 298,15 K
F = 96484,56 ° C / mol
n = 6 (v reakcii sa prenesie šesť elektrónov)
Riešenie pre 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
log10K = 282,5
K = 10282.5
K = 10282.5 = 100.5 x 10282
K = 3,16 x 10282
odpoveď:
Rovnovážna konštanta redoxnej reakcie bunky je 3,16 x 10282.