Nernst tenglamasi masalasi

Nernst tenglamasi masalasi

Standart hujayralar potentsiallari standart sharoitlarda hisoblanadi. Harorat va bosim standart harorat va bosimda bo'ladi va konsentratsiyalar barchasi 1 M suvli eritmalardir. Nostandart sharoitda hujayra potentsialini hisoblash uchun Nernst tenglamasi qo'llaniladi. Reaktsiya ishtirokchilarining harorati va konsentratsiyasini hisobga olish uchun standart hujayralar potentsialini o'zgartiradi. Ushbu misol muammosi hujayraning potentsialini hisoblash uchun Nernst tenglamasidan qanday foydalanishni ko'rsatib beradi.

Muammo

25 ° C da quyidagi qaytarilish yarim reaktsiyalari asosida galvanik hujayraning hujayra potentsialini toping
CD2+ + 2 e- → CD E0 = -0.403 V
Pb2+ + 2 e- → Pb E0 = -0.126 V
qaerda Cd2+ = 0.020 M va Pb ga teng2+ = 0.200 M.

Qaror

Birinchi qadam hujayra reaktsiyasini va hujayraning umumiy potentsialini aniqlashdir.
Hujayra galvanik bo'lishi uchun E0hujayra > 0.
(Izoh: Galvanik hujayra misoli muammosini galvanik hujayraning hujayralar potentsialini topish usulini ko'rib chiqing.)
Ushbu reaktsiya galvanik bo'lishi uchun kadmiy reaktsiyasi oksidlanish reaktsiyasi bo'lishi kerak. Cd → CD ni bosing2+ + 2 e- E0 = +0.403 V
Pb2+ + 2 e- → Pb E0 = -0.126 V
Umumiy hujayra reaktsiyasi:
Pb2+(aq) + Cd (lar) → CD2+(aq) + Pb (lar)
va E0hujayra = 0.403 V + -0.126 V = 0.277 V
Nernst tenglamasi quyidagicha:
Ehujayra = E0hujayra - (RT / nF) x lnQ
qayerda
Ehujayra hujayraning potentsialidir
E0hujayra standart hujayra potentsialiga ishora qiladi
R - doimiy gaz (8.3145 J / mol · K)
T - mutlaq harorat
n - hujayraning reaktsiyasi natijasida uzatiladigan elektronlarning mol sonlari
F - Faradayning doimiyligi 96485,337 C / mol)
Q - bu reaktsiya kvanti, bu erda
Q = Cv· Dd / Aa· Bb
bu erda A, B, C va D kimyoviy turlar; va a, b, c va d balansli tenglamadagi koeffitsientlar:
a A + b B → c C + d D
Ushbu misolda harorat 25 ° C yoki 300 K va reaktsiyada 2 mol elektron o'tkazildi.
RT / nF = (8.3145 J / mol · K) (300 K) / (2) (96485.337 C / mol)
RT / nF = 0.013 J / C = 0.013 V
Qolgan yagona narsa reaktsiya kvantini topishdir.
Q = mahsulotlar / reaktivlar
(Izoh: Reaktsiya miqdorini hisoblash uchun toza suyuq va toza qattiq reaktivlar yoki mahsulotlar hisobga olinmaydi.)
Q = Cd2+/ Pb ga teng2+
Q = 0.020 M / 0.200 M
Q = 0.100
Nernst tenglamasiga qo'shiling:
Ehujayra = E0hujayra - (RT / nF) x lnQ
Ehujayra = 0.277 V - 0.013 V x ln (0.100)
Ehujayra = 0.277 V - 0.013 V x -2.303
Ehujayra = 0.277 V + 0.023 V
Ehujayra = 0.300 V

Javob bering

25 ° C va Cd da ikkita reaktsiya uchun hujayraning potentsiali2+ = 0.020 M va Pb ga teng2+ = 0.200 M - 0,300 volt.