Уравнение Нернста. Формальный потенциал. (Решение → 29392)

заказ №38755

Задача № 3

3. Уравнение Нернста. Формальный потенциал. Перечислить факторы влияющие на величину потенциала.

Решение:

Уравнение Нернста позволяет предсказать максимальный рабочий потенциал, который может быть получен в результате электрохимического взаимодействия, когда известны давление и температура. Таким образом, этот закон связывает термодинамику с электрохимической теорией в области решения проблем, касающихся сильно разбавленных растворов. , где — электродный потенциал, — стандартный электродный потенциал, измеряется в вольтах; — универсальная газовая постоянная, равная 8.31 Дж/(моль·K); — абсолютная температура; — постоянная Фарадея, равная 96485,35 Кл·моль−1 ; — число электронов, участвующих в процессе; и — активности соответственно окисленной и восстановленной форм вещества, участвующего в полуреакции. Если в формулу Нернста подставить числовые значения констант и и перейти от натуральных логарифмов к десятичным, то при получим Формальным потенциалом принято называть потенциал полуреакции при условии, что концентрации окисленной и восстановленной форм равны 1 М, а концентрации посторонних электролитов известны. Формальный потенциал в отличие от стандартного зависит от ионной силы раствора, а также от природы и концентрации посторонних электролитов. Если константы конкурирующих равновесий и концентрации посторонних электролитов известны, а ионная сила не слишком высока и ее влиянием можно пренебречь, то из величины стандартного потенциала полуреакции можно рассчитать формальный потенциал и использовать его в дальнейших расчетах. Рассчитанный по уравнению Нернста равновесный потенциал зависит прежде всего от соотношения концентраций окисленной и восстановленной форм рассматриваемой полуреакции: увеличение концентрации окисленной формы, также как уменьшение концентрации восстановленной формы, приводит к возрастанию потенциала. Однако эти изменения потенциала сравнительно невелики. Например для n=1 увеличение концентрации окисленной формы в 1000 раз приводит к изменению потенциала на (0,059/n) lg 1000 ≈ 0,188В. Во многих окислительно-восстановительных реакциях участвуют ионы водорода (гидроксония) Cr2O7 2- +14H+ + 6e - = 2Cr3+ + 7H2O. Для полуреакции в общем виде имеем: aОx + zH+ + ne - = bRed + ½ zH2O. В соответствии с уравнением Нернста потенциал выражается следующим образом: Е= Е° +(0,059/n)lg([Оx]a [H+ ] z /[Red]b ). Отсюда видно, что изменение концентрации ионов водорода в процессе химического взаимодействия вносит существенный вклад в изменение потенциала окислительно-восстановительной системы