|
 |
|
Dobar dan, treba mi pomoć oko zadatka:
Razmotrite elektrokemijski članak opisan linijskim dijagramom:
𝑃𝑡(𝑠),𝐻2(g)(0,1 𝑏𝑎𝑟)|𝐻+(𝑎𝑞),𝑝𝐻=2,54‖ 𝐶𝑙−(𝑎𝑞),𝑐=0,2 𝑚𝑜𝑙/𝐿|𝐻𝑔2𝐶𝑙2(𝑠)|𝐻𝑔(𝑙)|𝑃𝑡(𝑠)
a)Napišite polureakciju redukcije te Nernstov izraz za svaki polučlanak.
b)Izračunajte potencijal ukupne redoks-reakcije te objasnite u kojem smjeru reakcija spontano teče. (Rj: 0,375 V, od lijeva u desno)
c)Izračunajte konstantu ravnoteže razmatrane redoks-reakcije. (Rj: 4,66 x 1012)
E0(𝐻𝑔2𝐶𝑙2(𝑠)/𝐻𝑔(l))= 0,268 V; E0(𝐻+/𝐻2 (g))= 0,00 V
|
|
Ime i prezime:
Kata Škrga
kataskrga@gmail.com
|
 |
 |
Jednadžba polureakcije na anodi (lijevo) je:
2 H+(aq) + 2 e− → H2(g)
a na katodi (desno):
Hg2Cl2 + 2 e− → 2 Hg(l) + 2 Cl−
Nernstova jednadžba općenito glasi:
E = E° − R∙T/(z∙F) ln Q
E je potencijal (polu)članka, E° standardni potencijal istog (polu)članka, R i F su redom opća plinska i Faradayeva konstanta, T temperatura, a z broj izmijenjenih elektrona u jediničnoj pretvorbi (dakle onomu što je napisano u jednadžbi). Q je reakcijski koeficijent i definiran je kao:
Q = ared/aox
odnosno omjer aktivitetâ produkata i reaktanata (potenciranih na pripadne stehiometrijske koeficijente).
Za ovaj elektrokemijski članak Nernstovi izrazi bit će, dakle, za aonodu:
E = E°(H+|H2) − R∙T/(z∙F) ln ((p(H2)/p°)/([H+]/c°)2)
i za katodu:
E = E°(Hg2Cl2|Hg) − R∙T/(z∙F) ln ([Cl−]/c°)2)
Za račun ukupnog potencijala možemo ili izračunati potencijal svakog polučlanka pa oduzeti potencijal anode od potencijala katode:
Ečl = EK − EA
ili izvesti sumarnu formulu:
Ečl = Ečl° − R∙T/(z∙F) ln Q
= (EK° − EA°) − R∙T/(z∙F) ln Q
Q za sumarnu reakciju možemo dobiti iz dviju parcijalnih Nernstovih jednadžbi ili ga izvesti iz sumarne reakcije, koju ćemo dobiti zbrajanjem parcijalnih jednadžbi reakcija na elektrodama:
Hg2Cl2 + H2(g) → 2 Hg(l) + 2 H+(aq) + 2 Cl−
Iz nje ispada da je:
Q = [Cl−]/c°)2 ∙ [H+]/c°)2 / (p(H2)/p°)
Zbog izbora standardnih veličina te zato što se ovdje ignoriraju koeficijenti aktiviteta, odnosno fugaciteta za plinove, efektivno ispada da samo treba uvrstiti sve izraženo u mol/L, odnosno bar, te ignorirati jedinice.
Kojim god putem da krenem, meni na kraju ispada da je napon članka 0,430 V. Moguće je da nešto radim krivo, ali isto je tako moguće i da nešto ne štima sa zadatkom.
Konstanta ravnoteže dobiva se tako da se krene od toga da je u ravnoteži napon članka jednak nuli:
Ečl = Ečl° − R∙T/(z∙F) ln K = 0
Iz toga slijedi:
Ečl° = R∙T/(z∙F) ln K
ln K = Ečl°∙z∙F/(R∙T)
K = eEčl°∙z∙F/(R∙T)
Po mojem računu konstanta ravnoteže ispada 1,15 ∙ 109, dakle opet drugačije od predloženog rješenja. Ubacim li u gornju formulu neravnotežni napon članka kakav je u predloženom rješenju, dobivam ugrubo rješenje za konstantu ravnoteže, što znači da barem jedan dio zadatka ne valja. Konstanta ravnoteže odnosi se, naime, na ravnotežno stanje, a ne neravnotežno, a ono što se dobije iz napona članka "u pogonu" reakcijski je kvocijent, odnosno ono Q.
Uglavnom, čini se da moja nesklonost bavljenju elektrokemijskim zadacima dobiva još jedan (pseudo)argument. O ovom zadatku svakako bih preporučio prodiskutirati s nastavnikom ili asistentom. Vjerojatno negdje pri ruci imaju neku znatno pojednostavljenu formulu koja će nekim čudom dati upravo ona predložena rješenja.
Još poneki nernstovski zadatak, možebit sretnije postavljen ili riješen, naći ćeš ako u tražilicu E-škole kemije upišeš "nernst" ili klikneš ovdje.
Pozdrav, |
|
|
Odgovorio:
Ivica Cvrtila
icvrtila@chem.pmf.hr
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
