Beregning av cellepotensialer

Beregning av cellepotensial:

Nettoreaksjonen til en voltaisk celle konstruert av standard sinkelektrode og en standard kobberelektrode er oppnådd ved å legge til to halvreaksjoner sammen:

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

Merk: selv om vi måtte multiplisere sølvreduksjonen med en faktor 2 slik at de forbrukte elektronene ville balansere med de som ble produsert av sinkoksiden ation, multipliserer vi IKKE sølvreduksjonspotensialet med denne faktoren. Når vi manipulerer potensialer, bør vi bare endre tegn på verdiene, ikke størrelsen.

Hvordan vet vi hvilket metall som vil bli oksidert og hvilket metallion redusert?

Ved å se på en tabell med standardreduksjonspotensialer!

En av halvreaksjonene må reverseres for å gi en oksidasjon. Snu halvreaksjonen som vil gi den høyeste (positive) nettoemf for cellen. Husk at når man reverserer en reaksjon, blir også tegnet på Eº (+ eller -) for den reaksjonen reversert. Tenk igjen følgende tabell over standard reduksjonspotensialer:

La oss beregne potensialet som genereres av en celle konstruert av standard Zr- og I2-elektroder: Fra tabellen skriver vi en balansert reduksjonshalvreaksjon for hver elektrode og kopier ned reduksjonspotensialene:

2e– + I2 (s) 2 I– (aq)	E ° = 0.54V
4e– + Zr4 + (aq) Zr (s)	E ° = –1.53V

Å reversere hvilken reaksjon som gir mest positive standardreduksjonspotensialer? La oss prøve begge deler!

Tilfelle 1: reversering av iodreduksjon:

Eºnet = Eºox (I2) + Eºred (Zr)

Eºnet = (- 0.54) + (- 1.53)

Eºnet = – 2.07 V

Tilfelle 2: reversering av zirkoniumreduksjon:

Eºnet = Eºred (I2) + Eºox (Zr)

Eºnet = (0.54) + (1.53)

Eºnet = 2.07 V

Merk: i det første tilfellet beregnet nettopotensialet er ikke engang positivt! Denne reaksjonen ville ikke forekomme spontant som foreslått.

Det høyeste positive potensialet er funnet ved å bruke Zr-oksidasjonshalvreaksjonen. Cellen vil derfor fortsette spontant i tilfelle 2. Legg merke til at vi ikke multipliserte verdien for reduksjonspotensialet til I2 med en faktor 2, selv om jodreduksjonsligningen ville bli multiplisert med denne faktoren for å balansere antall produserte elektroner og forbrukes.

Gjennomgang: Utled den balanserte nettolikningen for denne voltaiske cellen på et ark. Når du er ferdig, klikker du på spørsmålstegnet for å avsløre svaret.

Bruk den forrige tabellen over standard reduksjonspotensialer for å beregne spenningen som genereres av følgende voltaiske celler ved standardbetingelser – to desimaler, vær så snill !:

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

Før du går til neste side, bør du hvordan man beregner nettopotensialet til en voltaicell ved å bruke en tabell med standard reduksjonspotensialer.