Beregning af cellepotentialer

Beregning af cellepotentiale:

Nettoreaktionen af en voltaisk celle konstrueret af standard zinkelektrode og en standard kobberelektrode er opnået ved at tilføje de to halvreaktioner sammen:

oxidation	Zn ( s) Zn2 + (aq) + 2e–	E ° = 0.763V
reduktion	2	E ° = 0.337V
		sum
net	Zn (s) + 2Ag + (aq) 2Ag (s) + Zn2 + (aq)	E ° = 1.100 V

Bemærk: selvom vi var nødt til at multiplicere sølvreduktionen med en faktor 2, så de forbrugte elektroner ville balancere med dem, der blev produceret af zinkoxid ation multiplicerer vi IKKE sølvreduktionspotentialet med denne faktor. Ved manipulation af potentialer skal vi kun ændre tegnene på værdierne, ikke størrelsen.

Hvordan ved vi, hvilket metal der bliver oxideret, og hvilket metalion reduceret?

Ved at se på en tabel med standardreduktionspotentialer!

En af halvreaktionerne skal vendes for at give en oxidation. Vend den halvreaktion, der giver den højeste (positive) nettoemf for cellen. Husk, at når man vender en reaktion, er tegnet på Eº (+ eller -) for denne reaktion også vendt. Overvej igen følgende tabel over standardreduktionspotentialer:

Lad os beregne potentialet genereret af en celle konstrueret af standard Zr- og I2-elektroder: Fra tabellen skriver vi en afbalanceret reduktionshalvreaktion for hver elektrode og kopier reduktionspotentialerne ned:

2e– + I2 (s) 2 I– (aq)	E ° = 0,54V
4e– + Zr4 + (aq) Zr (s)	E ° = –1.53V

Vende hvilken reaktion, der giver mest positive standardreduktionspotentiale? Lad os prøve begge dele!

Tilfælde 1: reversering af iodreduktion:

Eºnet = Eºox (I2) + Eºred (Zr)

Eºnet = (- 0.54) + (- 1.53)

Eºnet = – 2.07 V

Tilfælde 2: reversering af zirkoniumreduktion:

Eºnet = Eºred (I2) + Eºox (Zr)

Eºnet = (0.54) + (1.53)

Eºnet = 2.07 V

Bemærk: i det første tilfælde beregnes nettopotentiale er ikke engang positivt! Denne reaktion ville ikke forekomme spontant som foreslået.

Det højeste positive potentiale findes ved anvendelse af Zr-oxidationshalvreaktionen. Cellen ville derfor fortsætte spontant i tilfælde 2. Bemærk, at vi ikke gangede værdien for reduktionspotentialet for I2 med en faktor 2, selvom iodreduktionsligningen ville blive ganget med denne faktor for at afbalancere antallet af producerede elektroner og forbrugt.

Gennemgang: På et ark papir udledes den afbalancerede nettoligning for denne voltaiske celle. Når du er færdig, skal du klikke på spørgsmålstegnet for at afsløre svaret.

Brug den foregående tabel over standardreduktionspotentialer til at beregne spændingen genereret af de følgende voltaiske celler under standardbetingelser – to decimaler, tak !:

elektrode1	elektrode 2	Eºnet	(* standardbrintelektrode)
Hg / Hg2 +	HUN *
Zr / Zr4 +	Rb / Rb +
Rb / Rb +	Hg / Hg2 +

Før du går til næste side, skal du hvordan man beregner nettopotentialet for en voltaicelle ved hjælp af en tabel med standardreduktionspotentialer.