Возможность реакции и уравнение Нернста
Введено| English | Значение |
|---|---|
| feasible/ˈfiːzɪbl/ | возможный |
| free energy/friː ˈenədʒi/ | свободная энергия |
| Nernst equation/nɜːnst ɪˈkweɪʒn/ | уравнение Нернста |
| half-equation/hɑːf ɪˈkweɪʒn/ | полуреакция |
| activation energy/ˌæktɪˈveɪʃn ˈenədʒi/ | энергия активации |
Предсказание возможности протекания реакции
- Положительный потенциал элемента означает, что реакция возможна.
- Потенциал элемента связан со свободной энергией.
- Нестандартные концентрации учитываются с помощью уравнения Нернста.
Лабораторная работа: сдвиг по уравнению Нернста
Индекс смещения E меняется вместе с соотношением концентраций
Измените соотношение концентраций и наблюдайте сдвиг электродного потенциала.
Реакция возможна, если потенциал ячейки (Ecell) положителен.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Ecell = E(восстановленная форма) − E(окисленная форма).
Возможность протекания и уравнения редокс-реакций
- Реакция возможна, когда $E^{\ominus}_{\text{cell}}$ является положительным.
- Чтобы составить полное уравнение: возьмите два полуреакции, переверните ту, которая окисляется, и сложите их так, чтобы электроны сократились.
- Связь со свободной энергией: $\Delta G^{\ominus} = -n E^{\ominus}_{\text{cell}} F$ (n = количество моль электронов).
Электролиз: ионы движутся к электродам и реагируют
Окислительно-восстановительная реакция возможна, когда потенциал ячейки:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Положительное значение E°cell означает, что реакция может протекать (аналогично отрицательному ΔG).
Связь между потенциалом ячейки и свободной энергией:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ΔG° = −nE°cellF; положительное E°cell дает отрицательное ΔG° (реакция возможна).
Чтобы составить общее уравнение окислительно-восстановительной реакции из двух полуреакций, вы:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Одна полуреакция протекает в обратном направлении (окисление); сложение их так, чтобы электроны сократились, дает полное уравнение.
Соотнесите каждую идею о возможности реакции.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Каждый пункт связывает термин с его верным значением.
Уравнение Нернста
Если концентрации не являются стандартными, $E$ изменяется:
- $z$ = количество электронов в полуреакции.
- Повышение концентрации окисленной формы делает $E$ более положительным.
Согласно уравнению Нернста, увеличение концентрации окисленной формы делает E:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Логарифмический член возрастает, поэтому E становится более положительным при большей концентрации окисленной формы.
Возможная реакция не всегда протекает быстро
- Положительный E_элем означает, что реакция термодинамически возможна, но она может быть очень медленной.
- Высокая энергия активации может препятствовать практическому протеканию возможной реакции.
Вы поняли
- реакция возможна, когда $E^{\ominus}_{\text{cell}} > 0$
- составьте уравнение: переверните окисляемую полуреакцию и сложите так, чтобы электроны сократились
- $\Delta G^{\ominus} = -n E^{\ominus}_{\text{cell}} F$
- Нернст: $E = E^{\ominus} + \dfrac{0.059}{z}\log\dfrac{[\text{oxidised}]}{[\text{reduced}]}$ — больше окисленной формы → более положительный $E$