Πώς μπορεί κανείς να καθορίσει εάν μια αντίδραση οξειδοαναγωγής θα είναι μη-αδυναμία;
1. Κατανόηση του τυπικού κυτταρικού δυναμικού (E ° Cell)
* E ° Cell είναι ένα μέτρο της δυναμικής διαφοράς μεταξύ των δύο μισών κυττάρων σε μια οξειδοαναγωγική αντίδραση υπό τυποποιημένες συνθήκες (25 ° C, πίεση 1 atm, συγκέντρωση 1 Μ).
* θετικό E ° Cell υποδεικνύει μια αυθόρμητη αντίδραση (ευνοεί τον σχηματισμό προϊόντων).
* αρνητικό E ° Cell υποδεικνύει μια μη νυχτερινή αντίδραση (ευνοεί τον σχηματισμό αντιδραστηρίου).
2. Υπολογίστε το E ° Cell
* Προσδιορίστε τις μισές αντιδράσεις: Καταρρίψτε τη συνολική αντίδραση οξειδοαναγωγής στην οξείδωση και τη μείωση των μισών αντιδράσεων.
* Αναζητήστε τα τυπικά δυναμικά μείωσης (E ° κόκκινο): Χρησιμοποιήστε έναν πίνακα τυπικών δυνατοτήτων μείωσης για να βρείτε το κόκκινο E ° για κάθε μισή αντίδραση.
* Υπολογίστε το κύτταρο E °:
* E ° Cell =E ° Κόκκινο (μείωση) - Ε ° Κόκκινο (οξείδωση)
* Θυμηθείτε να αναστρέψετε το σημάδι του E ° κόκκινο για την οξείδωση μισή αντίδραση επειδή είναι γραμμένο αντίστροφα.
3. Ερμηνεύστε το αποτέλεσμα
* Εάν το κύτταρο E ° είναι θετικό: Η αντίδραση είναι αυθόρμητη υπό τυποποιημένες συνθήκες.
* Εάν το κύτταρο E ° είναι αρνητικό: Η αντίδραση δεν είναι αντιδραστική υπό τυποποιημένες συνθήκες.
Σημαντικές σημειώσεις:
* Τυπικές συνθήκες: Η παραπάνω ανάλυση ισχύει για τις τυποποιημένες συνθήκες. Οι μεταβολές της θερμοκρασίας, της πίεσης ή της συγκέντρωσης μπορούν να επηρεάσουν τον αυθορμητισμό της αντίδρασης.
* Gibbs Free Energy: Η σχέση μεταξύ της μεταβολής της ελεύθερης ενέργειας του E ° Cell και του Gibbs (ΔG °) είναι:Δg ° =-Nfe ° Cell, όπου το Ν είναι ο αριθμός των γραμμομορίων των ηλεκτρονίων που μεταφέρονται και το F είναι σταθερά του Faraday. Ένα αρνητικό ΔG ° υποδεικνύει μια αυθόρμητη αντίδραση.
Παράδειγμα:
Εξετάστε την αντίδραση:
Zn (s) + Cu²⁺ (aq) → Zn²⁺ (aq) + cu (s)
1. μισή αντίδραση:
* Οξείδωση:Zn (s) → Zn²⁺ (aq) + 2e⁻
* Μείωση:cu²⁺ (aq) + 2e⁻ → cu (s)
2. Τυπικά δυναμικά μείωσης:
* E ° Κόκκινο (Zn²⁺/Zn) =-0,76 V
* E ° Κόκκινο (Cu2⁺/Cu) =+0,34 V
3.
* E ° Cell =E ° Κόκκινο (Cu2⁺/Cu) - E ° Κόκκι
4. Ερμηνεία: Δεδομένου ότι το κύτταρο E ° είναι θετικό, η αντίδραση είναι αυθόρμητη υπό τυποποιημένες συνθήκες.
Συνοπτικά, μια αντίδραση οξειδοαναγωγής είναι μη-συγγενική εάν το τυποποιημένο κυτταρικό δυναμικό της (E ° Cell) είναι αρνητικό.
