الإمكانية ومعادلة نرنست
| English | العربية |
|---|---|
| feasible/ˈfiːzɪbl/ | ممكناً |
| free energy/friː ˈenədʒi/ | الطاقة الحرة |
| Nernst equation/nɜːnst ɪˈkweɪʒn/ | معادلة نرنست |
| half-equation/hɑːf ɪˈkweɪʒn/ | معادلة نصفية |
| activation energy/ˌæktɪˈveɪʃn ˈenədʒi/ | طاقة التنشيط |
التنبؤ بما إذا كانت التفاعل سيمر
- جهد الخلية الإيجابي يعني أن التفاعل ممكن.
- يرتبط جهد الخلية بـ الطاقة الحرة.
- تُعالج التراكيز غير القياسية بواسطة معادلة نيرنست.
مختبر انزياح نرنست
يُغيّر معامل تغير E مع نسبة التركيز ⟦E shift index changes with concentration ratio⟧
غيّر نسبة التركيز ولاحظ انزياح جهد الإلكترود.
يكون التفاعل ممكناً إذا كان جهد الخلية (Ecell) موجباً.
Ecell = E(المختزل) − E(المؤكسد).
إمكانية التفاعل ومعادلات الأكسدة والاختزال
- يكون التفاعل ممكناً عندما يكون $E^{\ominus}_{\text{cell}}$ إيجابياً.
- لتكوين المعادلة الكاملة: خذ معادلتي نصف التفاعل، عكس تلك التي يحدث فيها أكسدة، وأضفها بحيث تلغي الإلكترونات بعضها البعض.
- الارتباط بالطاقة الحرة: $\Delta G^{\ominus} = -n E^{\ominus}_{\text{cell}} F$ (n = عدد مولات الإلكترونات).

التحليل الكهربائي: تتحرك الأيونات نحو الأقطاب وتتفاعل
تكون التفاعل الأكسدة-الاختزال ممكناً عندما يكون جهد الخلية:
يعني جهد الخلية الموجب (E°cell) أن التفاعل يمكن أن يحدث (مماثل لطاقة غيبس الحرة السالبة ΔG).
العلاقة بين جهد الخلية وطاقة غيبس الحرة هي:
ΔG° = −nE°cellF؛ حيث يعطي جهد الخلية الموجب قيمة سالبة لـ ΔG° (ممكن).
لبناء المعادلة الكلية للتفاعل من معادلتي نصف التفاعل، يجب عليك:
تعمل إحدى معادلات نصف التفاعل بعكس الاتجاه (أكسدة)؛ وجمعهما بحيث تتلاشى الإلكترونات يعطي المعادلة الكاملة.
طابق كل فكرة بإمكانية.
يربط كل بند المصطلح بمعناه الصحيح.
معادلة نيرنست
إذا لم تكن التراكيز قياسية، يتغير $E$:
- $z$ = عدد الإلكترونات في معادلة نصف التفاعل.
- زيادة تركيز النوع المؤكسد تجعل $E$ أكثر إيجابية.
وفقاً لمعادلة نرنست، فإن زيادة تركيز النوع المؤكسد تجعل E:
يرتفع حد اللوغاريتم، sehingga تصبح E أكثر إيجابية عندما يكون نوع المؤكسد أكثر تركيزاً.
إمكانية التفاعل ليست دائماً سريعة
- جهد الخلية الإيجابي يعني أن التفاعل ممكناً حرارياً، ولكنه قد يكون بطيئاً جداً.
- يمكن أن يجعل الطاقة العالية للتنشيط تفاعلاً ممكناً نظرياً غير متحقق عملياً.
لقد فهمت الأمر
- التفاعل يكون ممكناً عندما $E^{\ominus}_{\text{cell}} > 0$
- بناء المعادلة: اقلب معادلة الأكسدة النصفية وأضف حتى تلغي الإلكترونات بعضها البعض
- $\Delta G^{\ominus} = -n E^{\ominus}_{\text{cell}} F$
- نرنست: $E = E^{\ominus} + \dfrac{0.059}{z}\log\dfrac{[\text{oxidised}]}{[\text{reduced}]}$ — زيادة أنواع الأكسدة leads إلى جهد أكثر إيجابية $E$