Ποιο μέταλλο θα αντιδράσει αυθόρμητα με Cu2 (aq) στα 25C;
Κατανόηση της έννοιας
Μια αυθόρμητη αντίδραση εμφανίζεται όταν η αλλαγή στην ελεύθερη ενέργεια Gibbs (ΔG) είναι αρνητική. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τα τυπικά δυναμικά μείωσης (E °) για να προβλέψουμε τον αυθορμητισμό:
* πιο θετικό E °: Το είδος με πιο θετικό πρότυπο δυναμικό μείωσης είναι πιο πιθανό να μειωθεί (Electrons Gain).
* Λιγότερο θετικό E °: Τα είδη με λιγότερο θετικό τυποποιημένο δυναμικό μείωσης είναι πιο πιθανό να οξειδωθούν (χάνουν ηλεκτρόνια).
βήματα
1. Προσδιορίστε τις μισές αντιδράσεις:
* cu²⁺ (aq) + 2e⁻ → cu (s) E ° =+0.34 V (Αυτή είναι η μείωση της μισής αντίδρασης του χαλκού)
2. Εξετάστε τα πιθανά μέταλλα: Για να αντιδράσει αυθόρμητα με το Cu2⁺, ένα μέταλλο πρέπει να έχει * λιγότερο * θετικό τυποποιημένο δυναμικό μείωσης από το χαλκό. Αυτό σημαίνει ότι το μέταλλο θα οξειδωθεί και ο χαλκός θα μειωθεί.
3. Αναζητήστε τυπικά δυναμικά μείωσης: Συμβουλευτείτε έναν πίνακα τυπικών δυνατοτήτων μείωσης (μπορείτε να βρείτε ένα online ή σε ένα βιβλίο χημείας). Ακολουθούν μερικά παραδείγματα μετάλλων που θα αντιδρούσαν αυθόρμητα με το Cu²:
* zn (s) → Zn²⁺ (aq) + 2e⁻ e ° =-0.76 V
* Fe (s) → Fe2⁺ (aq) + 2e⁻ e ° =-0.44 V
* mg (s) → mg2⁺ (aq) + 2e⁻ e ° =-2.37 V
4. Προβλέψτε τον αυθορμητισμό: Οποιοδήποτε μέταλλο με τυπικό δυναμικό μείωσης * λιγότερο * θετικό από +0,34 V θα αντιδράσει αυθόρμητα με το Cu². Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το συνολικό κυτταρικό δυναμικό (E ° Cell) θα είναι θετικό, με αποτέλεσμα αρνητικό Δg.
Παράδειγμα:
* zn (s) + cu²⁺ (aq) → zn²⁺ (aq) + cu (s)
* E ° Cell =E ° (Cu2⁺/Cu) - E ° (Zn2⁺/Zn) =+0,34 V - (-0,76 V) =+1,10 V
* Δεδομένου ότι το κύτταρο E ° είναι θετικό, η αντίδραση είναι αυθόρμητη.
Σημαντική σημείωση:
* Ο πραγματικός αυθορμητισμός μιας αντίδρασης μπορεί να επηρεαστεί από παράγοντες όπως η συγκέντρωση και η θερμοκρασία. Τα τυπικά δυναμικά μείωσης είναι χρήσιμα για την πρόβλεψη των τάσεων, αλλά μπορεί να μην αντικατοπτρίζουν πάντα την πραγματική συμπεριφορά μιας αντίδρασης.
