Potențial electrod standard

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 13 mai 2020; verificările necesită 6 modificări .

În electrochimie , potențialul electrodului standard , notat Eo , E 0 sau , este o măsură a potențialului individual al unui electrod reversibil (în echilibru) în stare standard , care se realizează în soluții la o concentrație efectivă de 1 mol / kg și în gaze la o presiune de 1 atmosferă sau 100 kPa (kilopascali). Volumele sunt luate cel mai adesea la 25 °C. Baza pentru o celulă electrochimică , cum ar fi o celulă galvanică , este întotdeauna o reacție redox , care poate fi descompusă în două semireacții : oxidare la anod (pierderea unui electron) și reducerea la catod (câștigarea unui electron). Electricitatea este generată datorită diferenței de potențial electrostatic al celor doi electrozi. Această diferență de potențial este creată ca urmare a diferențelor dintre potențialele individuale ale celor două metale ale electrozilor în raport cu electrolitul.

Calculul potențialelor standard ale electrodului

Potențialul electrodului nu poate fi obținut empiric. Potențialul celulei galvanice este derivat din „perechea” de electrozi. Astfel, nu este posibil să se determine valoarea pentru fiecare electrod dintr-o pereche folosind potențialul derivat empiric al unei celule galvanice. Pentru aceasta, este instalat un electrod de hidrogen , pentru care acest potențial este luat egal cu 0,00 V, iar orice electrod pentru care potențialul electrodului este încă necunoscut poate fi corelat cu un electrod standard de hidrogen pentru a forma o celulă galvanică - și în acest caz, potenţialul celulei galvanice dă potenţialul electrodului necunoscut.

Deoarece potențialele electrodului sunt definite în mod tradițional ca potențiale de reducere, semnul unui electrod de metal oxidant trebuie inversat atunci când se calculează potențialul total al celulei. De asemenea, trebuie să rețineți că potențialele nu depind de numărul de electroni transferați în semireacții (chiar dacă este diferit), deoarece acestea sunt calculate pentru 1 mol de electroni transferați. Prin urmare, atunci când se calculează orice potențial de electrod pe baza celorlalți doi, trebuie avut grijă.

De exemplu:

Fe 3+ + 3e − → Fe(tv) −0,036 V

Fe 2+ + 2e − → Fe(tv) −0,44 V

Pentru a obține a treia ecuație:

Fe 3+ + e - → Fe 2+ (+0,77 V)

ar trebui să înmulțiți potențialul primei ecuații cu 3, să răsturnați a doua ecuație (schimbați semnul) și să-i înmulțiți potențialul cu 2. Adăugarea acestor două potențiale va da potențialul standard al celei de-a treia ecuații.

Tabelul potențialelor standard ale electrodului

Cu cât sunt mai multe E o , cu atât pot fi restabilite mai ușor (cu atât sunt mai puternici agenți oxidanți). Și invers: un potențial negativ scăzut înseamnă că această formă este un agent reducător puternic.

De exemplu, F 2 (E o \u003d 2,87 V) este un agent de oxidare, Li + (E o \u003d -3,05 V) este un agent reducător. Astfel, Zn 2+ (E o = -0,76 V), poate fi oxidat de orice alt electrod, al cărui potențial standard este mai mare de -0,76 V. (de exemplu, H + (0 V), Cu 2+ (0 .16 V), F 2 (2,87 V)) și poate fi restaurat de orice electrod al cărui potențial standard este mai mic de -0,76 V (de exemplu, H - (-2,23 V), Na + (-2, 71 V), Li + (-3,05 V)).

Relația lui E o cu energia Gibbs

Într-o celulă galvanică, unde are loc o reacție redox spontană (energia Gibbs are un caracter negativ „-”), determinând celula să producă un potențial electric și să efectueze lucru într-un circuit extern. Atunci energia Gibbs ΔG o trebuie să fie negativă și, în conformitate cu următoarea ecuație, care descrie relația energiei libere cu munca unui curent electric în transferul de energie electrică, să fie exprimată:

ΔG o celulă = -nFE o celulă

unde n este numărul de moli de electroni pe mol de produse, iar F este constanta lui Faraday , ~96485 C/mol. Prin urmare, se aplică următoarele reguli:

daca E o celula > 0, atunci procesul este spontan ( celula galvanica ) dacă celula E o < 0, atunci procesul este nespontan ( celula electrolitică )

Termeni non-standard

Potențialele standard ale electrodului sunt date în condiții standard. Cu toate acestea, celulele reale funcționează în condiții non-standard. Având în vedere un potențial standard, potențialul la concentrații efective nestandard poate fi calculat folosind ecuația Nernst :

Valorile lui E 0 depind de temperatură (cu excepția electrodului de hidrogen standard), de concentrație și, de obicei, se referă la un electrod de hidrogen standard la această temperatură. Pentru fazele condensate, valorile potențialelor depind și de presiune.

Vezi și

Literatură

Link -uri