निम्नलिखित दो अर्ध-प्रतिक्रियाओं का उपयोग एक बनाने के लिए किया जाता है इलेक्ट्रोकेमिकल सेल:
ऑक्सीकरण:
इसलिए2(g) + 2 एच2० (ℓ) → एसओ4-(aq) + 4 एच+(aq) + 2 ई- ई °बैल = -0.20 वी
कटौती:
सीआर2हे72-(aq) + 14 एच+(aq) + 6 ई- → 2 Cr3+(aq) + 7 एच2O (E) E °लाल = +1.33 वी
25 C पर संयुक्त सेल प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक क्या है?
ऑक्सीकरण की आधी प्रतिक्रिया 2 पैदा करती है इलेक्ट्रॉनों तथा कमी आधी प्रतिक्रिया 6 इलेक्ट्रॉनों की जरूरत है। चार्ज को संतुलित करने के लिए, ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया 3 के कारक से गुणा किया जाना चाहिए।
3 एसओ2(g) + 6 H20 (→) → 3 एसओ4-(aq) + 12 एच+(aq) + 6 ई-
+ क्र2हे72-(aq) + 14 एच+(aq) + 6 ई- → 2 Cr3+(aq) + 7 एच2ओ (ℓ)
3 एसओ2(g) + Cr2हे72-(aq) + 2 एच+(aq) → 3 एसओ4-(aq) + 2 Cr3+(aq) + एच2ओ (ℓ)
द्वारा समीकरण को संतुलित करना, हम अब प्रतिक्रिया में इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या जानते हैं। इस प्रतिक्रिया ने छह इलेक्ट्रॉनों का आदान-प्रदान किया।
चरण 2: सेल की क्षमता की गणना करें।
इस इलेक्ट्रोकेमिकल सेल EMF उदाहरण समस्या दिखाता है कि मानक कमी क्षमता से सेल की सेल क्षमता की गणना कैसे करें।
ई °सेल = ई °बैल + ई °
ई °सेल = -0.20 वी + 1.33 वी
ई °सेल = +1.13 वी
चरण 3: संतुलन स्थिरांक का पता लगाएं, के।
जब एक प्रतिक्रिया संतुलन पर होती है, तो मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन शून्य के बराबर होता है।
विद्युत रासायनिक सेल की मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन समीकरण की सेल क्षमता से संबंधित है:
NG = -nFEसेल
कहाँ पे
ΔG प्रतिक्रिया की मुक्त ऊर्जा है
n है मोल्स की संख्या प्रतिक्रिया में इलेक्ट्रॉनों का आदान-प्रदान हुआ
एफ फैराडे का स्थिरांक है (96484.56 C / mol)
ई सेल की क्षमता है।
सेल क्षमता और मुफ्त ऊर्जा उदाहरण गणना करने का तरीका दिखाता है मुक्त ऊर्जा एक redox प्रतिक्रिया की।
अगर IfG = 0:, ई के लिए हलसेल
० = -नफसेल
इसेल = 0 वी
इसका मतलब है, संतुलन में, सेल की क्षमता शून्य है। प्रतिक्रिया एक ही दर से आगे और पीछे बढ़ती है, जिसका अर्थ है कि कोई शुद्ध इलेक्ट्रॉन प्रवाह नहीं है। इलेक्ट्रॉन के प्रवाह के साथ, कोई वर्तमान नहीं है और क्षमता शून्य के बराबर है।
अब संतुलन की स्थिरांक को खोजने के लिए नर्नस्ट समीकरण का उपयोग करने के लिए पर्याप्त जानकारी ज्ञात है।
नर्नस्ट समीकरण है:
इसेल = ई °सेल - (आरटी / एनएफ) एक्स लॉग10क्यू
कहाँ पे
इसेल कोशिका क्षमता है
ई °सेल मानक सेल क्षमता को संदर्भित करता है
आर है गैस स्थिर (8.3145 जे / मोल · के)
T है निरपेक्ष तापमान
n सेल की प्रतिक्रिया द्वारा स्थानांतरित इलेक्ट्रॉनों के मोल्स की संख्या है
एफ है फैराडे का स्थिरांक (96484.56 C / mol)
क्यू है प्रतिक्रिया भागफल
** Nernst समीकरण उदाहरण समस्या एक गैर-मानक सेल की सेल क्षमता की गणना करने के लिए नर्नस्ट समीकरण का उपयोग कैसे करें।
संतुलन पर, प्रतिक्रिया भाग क्यू, संतुलन स्थिरांक है, के। यह समीकरण बनाता है:
इसेल = ई °सेल - (आरटी / एनएफ) एक्स लॉग10क
ऊपर से, हम निम्नलिखित जानते हैं:
इसेल = 0 वी
ई °सेल = +1.13 वी
आर = 8.3145 जे / मोल · के
T = 25 और degC = 298.15 K
एफ = 96484.56 सी / मोल
n = 6 (छह इलेक्ट्रॉनों को प्रतिक्रिया में स्थानांतरित किया जाता है)
K के लिए हल करें:
0 = 1.13 V - [(8.3145 J / mol · K x 298.15 K) / (6 x 96484.56 C / mol)] लॉग10क
-1.13 वी = - (0.004 वी) लॉग10क
लॉग10के = 282.5
के = 10282.5
के = 10282.5 = 100.5 x 10282
के = 3.16 x 10282
उत्तर:
सेल की रिडॉक्स प्रतिक्रिया का संतुलन स्थिरांक 3.16 x 10 है282.