Berekenen van celpotentieel

Berekening van het celpotentieel:

De netto reactie van een voltaïsche cel opgebouwd uit een standaard zinkelektrode en een standaard koperelektrode is verkregen door de twee halve reacties bij elkaar op te tellen:

oxidatie	Zn ( s) Zn2 + (aq) + 2e–	E ° = 0,763V
reductie	2	E ° = 0,337V
		som
net	Zn (s) + 2Ag + (aq) 2Ag (s) + Zn2 + (aq)	E ° = 1.100 V

Opmerking: hoewel we de zilverreductie met een factor 2 moesten vermenigvuldigen, zodat de verbruikte elektronen in evenwicht zouden zijn met die geproduceerd door het zinkoxid atie vermenigvuldigen we het zilverreductiepotentieel NIET met deze factor. Bij het manipuleren van potentialen moeten we alleen de tekens van de waarden veranderen, niet de grootte.

Hoe weten we welk metaal zal worden geoxideerd en welk metaalion zal worden gereduceerd?

Door te kijken naar een tabel met standaardreductiepotentieel!

Een van de halfreacties moet worden omgekeerd om een oxidatie te verkrijgen. Keer de halve reactie om die de hoogste (positieve) netto emf voor de cel zal opleveren. Onthoud dat wanneer iemand een reactie ongedaan maakt, het teken van Eº (+ of -) voor die reactie ook wordt omgekeerd. Beschouw nogmaals de volgende tabel met standaard reductiepotentialen:

Laten we het potentieel berekenen dat wordt gegenereerd door een cel die is opgebouwd uit standaard Zr- en I2-elektroden: Uit de tabel schrijven we een uitgebalanceerde reductiehalfreactie voor elk elektrode en kopieer de reductiepotentialen:

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

Welke reactie omkeren zal het meest positieve standaard reductiepotentieel opleveren? Laten we beide proberen!

Geval 1: de jodiumreductie omkeren:

Eºnet = Eºox (I2) + Eºred (Zr)

Eºnet = (- 0.54) + (- 1.53)

Eºnet = – 2.07 V

Geval 2: omkering van de zirkoniumreductie:

Eºnet = Eºred (I2) + Eºox (Zr)

Eºnet = (0.54) + (1.53)

Eºnet = 2.07 V

Opmerking: in het eerste geval, de berekende netto potentieel is niet eens positief! Deze reactie zou niet spontaan plaatsvinden zoals voorgesteld.

Het hoogste positieve potentieel wordt gevonden door de Zr-oxidatiehalfreactie te gebruiken. De cel zou daarom spontaan voortgaan in Case 2. Merk op dat we de waarde voor het reductiepotentieel van I2 niet met een factor 2 hebben vermenigvuldigd, ook al zou de jodiumreductievergelijking met deze factor worden vermenigvuldigd om het aantal geproduceerde elektronen in evenwicht te brengen en verbruikt.

Beoordeling: Bereken op een vel papier de gebalanceerde netto-vergelijking voor deze voltaïsche cel. Als u klaar bent, klikt u op het vraagteken om het antwoord weer te geven.

Gebruik de vorige tabel met standaard reductiepotentialen om de spanning te berekenen die wordt gegenereerd door de volgende voltaïsche cellen onder standaardomstandigheden – twee cijfers achter de komma !:

electrode1	electrode 2	Eºnet	(* standaard waterstofelektrode)
Hg / Hg2 +	SHE *
Zr / Zr4 +	Rb / Rb +
Rb / Rb +	Hg / Hg2 +

Voordat u naar de volgende pagina gaat, moet u hoe het nettopotentieel van een voltaïsche cel te berekenen met behulp van een tabel met standaard reductiepotentialen.