Πώς υπολογίζετε το δυναμικό του ηλεκτροδίου υδρογόνου σε επαφή με ένα διάλυμα του οποίου το pH είναι 10;
Κατανόηση της εξίσωσης Nernst
Το δυναμικό ενός ηλεκτροδίου υδρογόνου προσδιορίζεται από την εξίσωση Nernst:
E =e ° + (rt/nf) * ln (q)
Οπου:
* e είναι το δυναμικό ηλεκτροδίου
* e ° είναι το τυπικό δυναμικό ηλεκτροδίου (0,00 V για το τυπικό ηλεκτρόδιο υδρογόνου)
* r είναι η ιδανική σταθερά αερίου (8.314 j/mol · k)
* t είναι η θερμοκρασία στο Kelvin (υποθέστε 298 K για τυποποιημένες συνθήκες)
* n είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων που μεταφέρονται στην μισή αντίδραση (1 για το ηλεκτρόδιο υδρογόνου)
* f είναι η σταθερά του Faraday (96.485 c/mol)
* q είναι το πηλίκο αντίδρασης
Εφαρμογή της εξίσωσης Nernst στο ηλεκτρόδιο υδρογόνου
Η μισή αντίδραση για το ηλεκτρόδιο υδρογόνου είναι:
2H⁺ + 2E⁻ → H₂
Το πηλίκο αντίδρασης (Q) είναι:
Q =[h₂] / [h⁺] ²
Δεδομένου ότι ασχολούμαστε με ένα τυπικό ηλεκτρόδιο υδρογόνου, η πίεση του H₂ είναι 1 atm και μπορούμε να αγνοήσουμε τον όρο [H₂]. Επομένως, q =1 / [h⁺] ².
Υπολογισμός του δυναμικού
1. ph και [h⁺]: Δεδομένου ότι ph =-log [h⁺], μπορούμε να βρούμε τη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου:
[H⁺] =10⁻⁻ m m
2. Αντικατάσταση στην εξίσωση Nernst:
E =0,00 V + (8,314 J / mol · K * 298 K / (1 * 96,485 C / mol)) * Ln (1 / (10⁻) ²)
E =0,00 V + (0,0257 V) * LN (10²⁰)
E =0,00 V + (0,0257 V) * (46,05)
E ≈ 1,18 V
Επομένως, το δυναμικό ενός ηλεκτροδίου υδρογόνου σε επαφή με ένα διάλυμα ρΗ 10 είναι περίπου 1,18 v.
Σημαντική σημείωση: Αυτός ο υπολογισμός προϋποθέτει τυποποιημένες συνθήκες (298 K, 1 atm H₂). Στην πραγματικότητα, το δυναμικό θα ποικίλει ελαφρώς με τις αλλαγές στη θερμοκρασία και την πίεση υδρογόνου.
