Teorie di una cellula mezza di solfato di rame

Teorie di una cellula mezza di solfato di rame

Un semplice elettrochimica o cellula galvanica come una batteria utilizza una reazione chimica per creare una corrente elettrica. Una cella di questo tipo è diviso in due metà di cellule, ognuna delle quali contiene un reagente in una soluzione, chiamato l'elettrolita. Un tipo comune di cellula mezza contiene un elettrodo di rame immerso in un elettrolita di solfato di rame disciolto.

Reazione

Nessuna reazione avrà luogo in una cellula mezza di solfato di rame, di per sé. Immaginare, tuttavia, che è collegato un filo dall'elettrodo di rame ad un elettrodo di zinco in un'altra cellula mezza, quindi aggiunto un "ponte salino", che ha permesso di circolazione delle tasse tra i due elettroliti. Ora si otterrebbe una corrente tra le due metà delle cellule perché avviene una reazione chimica. Questa reazione coinvolge l'ossidazione (perdita di elettroni) di zinco e riduzione (guadagno di elettroni) del rame, anche se le due metà della reazione si svolgono in celle diverse.

Potenziali

Supponiamo che hai misurato la tensione tra i rame e lo zinco metà cellule utilizzando un voltmetro. Supponendo che la concentrazione del soluto in entrambi è un molare e il rame e lo zinco sono puri, si otterrebbe un valore vicino a +1.10 volt. Se metti il solfato di rame metà cella insieme a una mezza cella contenente un elettrodo d'argento e un elettrolita di cloruro d'argento, tuttavia, si otterrebbe una tensione di circa +0.12 (ancora una volta, supponendo che una concentrazione molare in entrambi gli elettroliti). Chiaramente, la tensione è dipende da due cellule mezze si sceglie.

Potenziali standard

Per fornire uno standard di confronto, chimici utilizzano il cosiddetti "potenziali standard" misurati con riferimento a un "elettrodo standard a idrogeno", o lei. Non c'è niente di particolarmente speciale una lei, di per sé; è solo un comodo punto di riferimento (qualunque altra cellula mezza potrebbe avere servito invece come un punto di riferimento). Rispetto ad una lei, una cellula mezza di solfato di rame ha una tensione di volt +0.34, quindi questo è il suo potenziale standard. Per ottenere il potenziale standard, E °, di qualunque altra cellula mezza combinata con la cellula mezza di solfato di rame, è utilizzare loro potenziali standard. Il potenziale standard di un zinco metà cellula, ad esempio, è -0,76, quindi se si aggiunge 0,76 e 0,34, ottenete 1.10. Lo standard potenziale per una cellula mezza di cloruro d'argento, al contrario, è 0,22, così lo standard potenziale per la combinazione delle due cellule mezze è 0.12.

Equazione del Nernst

Potenziali standard sono misurati a pressione atmosferica standard utilizzando gli elettroliti con un una concentrazione molare. Se la concentrazione di solfato di rame non è uno molare, tuttavia, la tensione sarà diversa..--e questo è esattamente ciò che accadrà come una batteria si esaurisce. Per calcolare la tensione data altre concentrazioni, è possibile utilizzare l'equazione di Nernst. A temperatura ambiente, questa famosa equazione è la seguente: E = E ° - (0.05917 / n) log Q, dove n è il numero di elettroni che cambiano le mani durante la reazione e Q è il quoziente di reazione. Per qualsiasi reazione wW + xX--> yY + zZ, potete approssimare il quoziente di reazione come ([Z] ^ z [Y] ^ y) / ([X] ^ x [L] ^ w), dove un numero tra parentesi indica la concentrazione. Si noti, tuttavia, che se un reagente o prodotto è un puro solido o un liquido puro, esso non viene visualizzata nel quoziente di reazione; si basta lasciare completamente.