Cálculo del potencial celular en condiciones no estándar
Los potenciales celulares estándar se calculan en condiciones estándar . la temperatura y la presión están a temperatura y presión estándar y las concentraciones son todas soluciones acuosas de 1 m . en condiciones no estándar, la ecuación nernst se usa para calcular potenciales celulares. modifica el potencial celular estándar para tener en cuenta la temperatura y las concentraciones de los participantes en la reacción. Este problema de ejemplo muestra cómo usar la ecuación nernst para calcular el potencial de una celda.
problema
encuentre el potencial celular de una célula galvánica basándose en las siguientes semirreacciones de reducción a 25 ° c
cd 2+ + 2 e - → cd e 0 = -0.403 v
pb 2+ + 2 e - → pb e 0 = -0.126 v
donde [cd 2+ ] = 0.020 my [pb 2+ ] = 0.200 m.
solución
El primer paso es determinar la reacción celular y el potencial celular total.
para que la celda sea galvánica, e 0 celda > 0.
(nota: revise el problema de ejemplo de celda galvánica para el método para encontrar el potencial celular de una celda galvánica).
Para que esta reacción sea galvánica, la reacción de cadmio debe ser la oxidación reacción . cd → cd 2+ + 2 e - e 0 = +0.403 v
pb 2+ + 2 e - → pb e 0 = -0.126 v
la reacción celular total es:
pb 2+ (aq) + cd (s) → cd 2 + (aq) + pb (s)
y e 0celda = 0.403 v + -0.126 v = 0.277 v
la ecuación nernst es:
e celda = e 0 celda - (rt / nf) x lnq
donde
e celda es el potencial de celda
e 0 celda se refiere al potencial de celda estándar
r es la constante de gas (8.3145 j / mol · k)
t es la temperatura absoluta
n es el número de moles de electrones transferidos por la reacción de la célula
f es la constante de Faraday 96485.337 c / mol)
q es el cociente de reacción , donde
q = [c] c · [ d] d / [a]a · [b] b
donde a, b, cyd son especies químicas; y a, b, cyd son coeficientes en la ecuación equilibrada:
aa + bb → cc + dd
en este ejemplo, la temperatura es de 25 ° C o 300 ky se transfirieron 2 moles de electrones en la reacción.
rt / nf = (8.3145 j / mol · k) (300 k) / (2) (96485.337 c / mol)
rt / nf = 0.013 j / c = 0.013 v
lo único que queda es encontrar el cociente de reacción , q.
q = [productos] / [reactivos]
(nota: para los cálculos del cociente de reacción, se omiten reactivos o productos líquidos puros y sólidos puros).
q = [cd 2+ ] / [pb 2+ ]
q = 0.020 m / 0.200 m
q = 0,100
se combinan en la ecuación de Nernst:
e célula = e 0 célula - (RT / nf) x LNQ
e célula = 0,277 V - 0,013 vx ln (0.100)
e célula = 0,277 V - 0,013 vx -2,303
e célula= 0.277 v + 0.023 v
e celda = 0.300 v
responder
el potencial celular para las dos reacciones a 25 ° c y [cd 2+ ] = 0.020 my [pb 2+ ] = 0.200 m es 0.300 voltios.