Потенциал ячейки и Свободная энергия
| English | Русский |
|---|---|
| cell potential/sel pəˈtenʃl/ | ЭДС элемента (потенциал ячейки) |
Движущая сила электронов
- Напряжение батареи измеряет, насколько сильно она толкает электроны.
- Это напряжение на самом деле является мерой мощности реакции.
- Положительное напряжение означает, что реакция протекает сама по себе.
- Одно уравнение связывает напряжение с свободной энергией.
Потенциал элемента
- Потенциал элемента $E°$ — это напряжение, которое вырабатывает элемент.
- Положительный $E°$ означает спонтанную (гальваническую) реакцию.
- Отрицательный $E°$ требует внешнего толчка (электролитическая ячейка).
Ячейка с положительной $E°$ имеет реакцию, которая...
Положительная $E°$ дает отрицательную $\Delta G°$ — спонтанна.
Напряжение и свободная энергия
- Связь выражается формулой $\Delta G° = -nFE°$.
- Здесь $n$ — количество молей электронов, а $F$ — постоянная Фарадея.
- Положительный $E°$ дает отрицательный $\Delta G°$, поэтому реакция выгодна.
Уравнение, связывающее свободную энергию и потенциал ячейки, это...
$\Delta G° = -nFE°$, где минус меняет знак.
В $\Delta G° = -nFE°$ символ $n$ обозначает количество молей ____ переданных частиц.
$n$ учитывает электроны, переданные в уравненном окислительно-восстановительном уравнении.
Чтение знака
- Положительный $E°$ соответствует отрицательному $\Delta G°$ и спонтанности.
- Отрицательный $E°$ соответствует положительному $\Delta G°$ и неспонтанности.
- Больший положительный $E°$ означает более выгодную реакцию.
Потенциал ячейки и свободная энергия
Положительный потенциал ячейки означает отрицательный ΔG — спонтанная ячейка. Они пропорциональны.
Ячейка с отрицательной $E°$ описывает реакцию, которая...
Отрицательное $E°$ означает положительное $\Delta G°$ — электролитическая природа.
Более положительный потенциал ячейки соответствует более благоприятной реакции.
Более положительная $E°$ означает более отрицательную $\Delta G°$.
Элемент имеет $E° = +1.1\ \text{V}$. Является ли реакция спонтанной?
- Положительный $E°$ дает отрицательный $\Delta G°$.
- Так да, реакция спонтанна.
Удвоение количества реагентов удваивает потенциал ячейки $E°$.
$E°$ является интенсивной величиной (напряжение), поэтому она не масштабируется с количеством.
Положительный $E°$ означает спонтанность (отрицательный $\Delta G°$) — знак меняется из-за минуса в $\Delta G° = -nFE°$. Не забудьте про $n$ (моли электронов) при преобразовании. И $E°$ — интенсивное свойство (напряжение), поэтому оно не масштабируется с количеством, в отличие от $\Delta G$.
Потенциал элемента $E°$ — это напряжение элемента: положительное для спонтанной (гальванической) реакции, отрицательное для вынужденной. Он связан со свободной энергией через $\Delta G° = -nFE°$, поэтому положительный $E°$ дает отрицательный $\Delta G°$. Больший положительный $E°$ делает реакцию более выгодной.