Standard elektrodepotentiale

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 13. maj 2020; checks kræver 6 redigeringer .

I elektrokemi er standardelektrodepotentialet , betegnet E o , E 0 , eller , et mål for det individuelle potentiale af en reversibel elektrode (i ligevægt) i standardtilstanden , som udføres i opløsninger ved en effektiv koncentration på 1 mol / kg og i gasser ved et tryk på 1 atmosfære eller 100 kPa (kilopascal). Volumen tages oftest ved 25 °C. Grundlaget for en elektrokemisk celle , såsom en galvanisk celle , er altid en redoxreaktion , som kan opdeles i to halvreaktioner : oxidation ved anoden (tab af en elektron) ogreduktion ved katoden (erhvervelse af en elektron). Elektricitet genereres på grund af forskellen i det elektrostatiske potentiale af de to elektroder. Denne potentialforskel skabes som følge af forskelle i de individuelle potentialer af elektrodernes to metaller i forhold til elektrolytten.

Beregning af standardelektrodepotentialer

Elektrodepotentialet kan ikke opnås empirisk. Potentialet for den galvaniske celle er afledt af "parret" af elektroder. Det er således ikke muligt at bestemme værdien for hver elektrode i et par ved hjælp af det empirisk afledte potentiale af en galvanisk celle. Til dette installeres en brintelektrode , for hvilken dette potentiale tages lig med 0,00 V, og enhver elektrode, for hvilken elektrodepotentialet stadig er ukendt, kan korreleres med en standard brintelektrode for at danne en galvanisk celle - og i dette tilfælde, potentialet i den galvaniske celle giver potentialet for den ukendte elektrode.

Da elektrodepotentialer traditionelt defineres som reduktionspotentialer, skal fortegnet på en oxiderende metalelektrode vendes ved beregning af det samlede cellepotentiale. Du skal også huske på, at potentialerne ikke afhænger af antallet af elektroner, der overføres i halvreaktioner (selvom det er anderledes), da de beregnes pr. 1 mol overførte elektroner. Derfor skal der udvises forsigtighed ved beregning af et eventuelt elektrodepotentiale baseret på de to andre.

For eksempel:

Fe 3+ + 3e − → Fe(tv) −0,036 V

Fe 2+ + 2e − → Fe(tv) −0,44 V

For at få den tredje ligning:

Fe 3+ + e - → Fe 2+ (+0,77 V)

du skal gange potentialet for den første ligning med 3, vende den anden ligning (skift tegnet) og gange dets potentiale med 2. Tilføjelse af disse to potentialer vil give standardpotentialet for den tredje ligning.

Tabel over standardelektrodepotentialer

Jo mere E o , jo lettere kan de gendannes (jo kraftigere oxidationsmidler er de). Og omvendt: et lavt negativt potentiale betyder, at denne form er et stærkt reduktionsmiddel.

For eksempel er F2 (E o \u003d 2,87 V) et oxidationsmiddel, Li + ( E o \u003d -3,05 V) er et reduktionsmiddel. Zn2 + ( Eo = -0,76 V) kan således oxideres af enhver anden elektrode, hvis standardpotentiale er større end -0,76 V. (for eksempel H + (0 V), Cu 2+ (0 ) .16 V), F 2 (2,87 V)) og kan gendannes af enhver elektrode, hvis standardpotentiale er mindre end -0,76 V (f.eks. H - (-2,23 V), Na + (-2, 71 V), Li + (-3,05 V)).

Relation af E o til Gibbs-energien

I en galvanisk celle, hvor der opstår en spontan (Gibbs energi har en "-" negativ karakter) redoxreaktion, som får cellen til at producere et elektrisk potentiale og udføre arbejde i et eksternt kredsløb. Så skal Gibbs-energien ΔG o være negativ og i overensstemmelse med følgende ligning, som beskriver forholdet mellem fri energi og en elektrisk strøms arbejde i overførsel af elektricitet, udtrykkes:

ΔG o celle = -nFE o celle

hvor n er antallet af mol elektroner pr. mol produkter, og F er Faradays konstant , ~96485 C/mol. Derfor gælder følgende regler:

hvis E o celle > 0, så er processen spontan ( galvanisk celle ) hvis E o celle < 0, så er processen ikke-spontan ( elektrolytisk celle )

Ikke-standard vilkår

Standardelektrodepotentialer er givet under standardbetingelser. Imidlertid fungerer rigtige celler under ikke-standardforhold. Givet et standardpotentiale kan potentialet ved ikke-standard effektive koncentrationer beregnes ved hjælp af Nernst-ligningen :

Værdierne for E 0 afhænger af temperatur (undtagen standard brintelektrode), koncentration og refererer normalt til en standard brintelektrode ved denne temperatur. For kondenserede faser afhænger de potentielle værdier også af tryk.

Se også

Litteratur

Links