Chimie Alte teme
Cum se calculeaza potentialul electrochimic?
Potențialul electrochimic se calculează folosind ecuația lui Nernst, care leagă potențialul unei celule galvanice sau al unui electrod de concentrațiile speciilor implicate. Pentru o semireacție de reducere, potențialul depinde de potențialul standard, temperatura, numărul de electroni transferați și activitățile reactanților și produșilor. Formula generală este E = E° - (RT/nF) ln Q.
Componentele ecuației lui Nernst
- Potențialul standard (E°) E° este potențialul când toate speciile sunt în stări standard (de obicei 1 M pentru soluții, 1 atm pentru gaze). Se găsește în tabele pentru diferite semireacții.
- Constantele R, T, n, F R = 8,314 J/(mol·K) (constanta gazelor), T = temperatura în Kelvin, n = numărul de electroni transferați, F = 96485 C/mol (constanta lui Faraday).
- Coeficientul de reacție (Q) Q = (produse)/(reactanți), ridicați la puterile coeficienților stoichiometrici. Pentru Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn, Q = 1/[Zn²⁺].
Exemplu de calcul pentru o celule galvanice
- 1 Problema Calculează potențialul celulei Zn|Zn²⁺(0,1 M)||Cu²⁺(0,01 M)|Cu la 25°C, cu E°(Zn²⁺/Zn) = -0,76 V și E°(Cu²⁺/Cu) = +0,34 V.
- 2 Pasul 1: Determină E° celulei E°celulă = E°catod - E°anod = 0,34 V - (-0,76 V) = 1,10 V.
- 3 Pasul 2: Scrie reacția totală și calculează Q Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu, deci Q = [Zn²⁺]/[Cu²⁺] = 0,1 / 0,01 = 10.
- 4 Pasul 3: Aplică ecuația lui Nernst E = E° - (0,0592/n) log Q, cu n=2. E = 1,10 - (0,0592/2) log 10 = 1,10 - 0,0296 = 1,0704 V.
La 25°C, folosește forma simplificată E = E° - (0,0592/n) log Q pentru a economisi timp în calcule.