Πώς βρίσκετε σταθερά ισορροπίας χρησιμοποιώντας τυπικά δυναμικά μείωσης;

Μπορείτε να βρείτε τη σταθερά ισορροπίας (k) για μια αντίδραση χρησιμοποιώντας τυπικά δυναμικά μείωσης (E °) εφαρμόζοντας τα ακόλουθα βήματα:

1. Προσδιορίστε το τυπικό κυτταρικό δυναμικό (E ° Cell):

* Προσδιορίστε τις μισές αντιδράσεις: Καταρρίψτε τη συνολική αντίδραση στην οξείδωση και τη μείωση των μισών αντιδράσεων.

* Αναζητήστε τα τυπικά δυναμικά μείωσης (E °): Βρείτε τα τυπικά δυναμικά μείωσης για κάθε μισή αντίδραση σε έναν πίνακα τυπικών δυνατοτήτων μείωσης. Θυμηθείτε ότι το τυπικό δυναμικό μείωσης για την αντίστροφη αντίδραση είναι το αρνητικό της αντίδρασης προς τα εμπρός.

* Υπολογίστε το κύτταρο E °:

* E ° Cell =E ° (μείωση) - E ° (οξείδωση)

* Εάν αντιστρέψετε μια μισή αντίδραση για να την προσαρμόσετε στη συνολική αντίδραση, θυμηθείτε να αλλάξετε το σημάδι της τιμής E °.

2. Υπολογίστε τη σταθερά ισορροπίας (k):

* Χρησιμοποιήστε την εξίσωση Nernst: Αυτή η εξίσωση σχετίζεται με το τυπικό κυτταρικό δυναμικό (E ° Cell) στη σταθερά ισορροπίας (k) και τη θερμοκρασία (t):

* e ° Cell =(RT/NF) * Ln (k)

* Πού:

* R είναι η ιδανική σταθερά αερίου (8.314 j/mol · k)

* T είναι η θερμοκρασία στο Kelvin

* n είναι ο αριθμός των γραμμομορίων ηλεκτρονίων που μεταφέρονται στην ισορροπημένη αντίδραση

* F είναι η σταθερά του Faraday (96.485 C/mol)

* Επίλυση για k: Αναδιατάξτε την εξίσωση για επίλυση για το k:

* k =exp (nfe ° cell / rt)

Παράδειγμα:

Ας υποθέσουμε ότι θέλετε να βρείτε τη σταθερά ισορροπίας για την ακόλουθη αντίδραση στα 298 K:

zn (s) + cu²⁺ (aq) ⇌ zn²⁺ (aq) + cu (s)

* μισή αντίδραση:

* Οξείδωση:Zn (s) → Zn²⁺ (aq) + 2e⁻ (E ° =+0,76 V)

* Μείωση:Cu²⁺ (aq) + 2e⁻ → Cu (s) (E ° =+0,34 V)

* e ° Cell:

* E ° Cell =E ° (μείωση) - E ° (οξείδωση) =+0,34 V - (+0,76 V) =-0,42 V

* k:

* K =exp (nfe ° cell / rt) =exp ((2 mol) (96485 c / mol) (-0.42 V) / (8.314 j / mol · k) (298 k))

* K ≈ 1,1 x 10⁻⁻⁴

Σημαντικές σημειώσεις:

* Τα τυπικά δυναμικά μείωσης συνήθως δίδονται στους 25 ° C (298 K). Εάν η θερμοκρασία είναι διαφορετική, πρέπει να χρησιμοποιήσετε την εξίσωση Nernst με την κατάλληλη θερμοκρασία.

* Η σταθερά ισορροπίας θα είναι μεγάλη (k> 1) για αντιδράσεις με θετικό κύτταρο E °, υποδεικνύοντας ότι τα προϊόντα ευνοούνται σε ισορροπία. Για αντιδράσεις με αρνητικό κύτταρο E ° (K <1), τα αντιδραστήρια ευνοούνται σε ισορροπία.

* Η σταθερά ισορροπίας είναι ανεξάρτητη από τις αρχικές συγκεντρώσεις αντιδραστηρίων και προϊόντων. Εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία και το τυπικό κυτταρικό δυναμικό.

Θυμηθείτε να ελέγχετε πάντα τις μονάδες σας και να βεβαιωθείτε ότι οι τιμές είναι συνεπείς με την εξίσωση που χρησιμοποιείται.