1. Bestäm standardcellpotentialen (E ° Cell):
* Identifiera halva reaktioner: Bryt ner den övergripande reaktionen i dess oxidation och reduktionshalvreaktioner.
* Slå upp standardreduktionspotentialerna (E °): Hitta standardreduktionspotentialerna för varje halvreaktion i en tabell med standardreduktionspotentialer. Kom ihåg att standardreduktionspotentialen för omvänd reaktion är det negativa i framåtreaktionen.
* Beräkna E ° Cell:
* E ° Cell =E ° (reduktion) - E ° (oxidation)
* Om du vänder en halvreaktion så att den passar den övergripande reaktionen, kom ihåg att ändra tecknet på dess e ° -värde.
2. Beräkna jämviktskonstanten (k):
* Använd Nernst -ekvationen: Denna ekvation relaterar standardcellpotentialen (e ° cell) till jämviktskonstanten (k) och temperatur (T):
* e ° cell =(rt/nf) * ln (k)
* Var:
* R är den perfekta gaskonstanten (8.314 J/mol · k)
* T är temperaturen i Kelvin
* n är antalet mol elektroner som överförs i den balanserade reaktionen
* F är Faradays konstant (96 485 c/mol)
* Lös för K: Ordna om ekvationen för att lösa för K:
* k =exp (nfe ° cell / rt)
Exempel:
Låt oss säga att du vill hitta jämviktskonstanten för följande reaktion vid 298 K:
Zn (S) + Cu²⁺ (aq) ⇌ Zn²⁺ (aq) + cu (s)
* Halvreaktioner:
* Oxidation:Zn (S) → Zn²⁺ (AQ) + 2E⁻ (E ° =+0,76 V)
* Reduktion:Cu²⁺ (AQ) + 2E⁻ → CU (S) (E ° =+0,34 V)
* e ° Cell:
* E ° cell =E ° (reduktion) - E ° (oxidation) =+0,34 V - (+0,76 V) =-0,42 V
* k:
* K =exp (nfe ° cell / rt) =exp ((2 mol) (96485 c / mol) (-0,42 V) / (8.314 j / mol · k) (298 k))
* K ≈ 1,1 x 10⁻⁻
Viktiga anteckningar:
* Standardreduktionspotentialerna ges vanligtvis vid 25 ° C (298 K). Om temperaturen är annorlunda måste du använda Nernst -ekvationen med lämplig temperatur.
* Jämviktskonstanten kommer att vara stor (K> 1) för reaktioner med en positiv e ° -cell, vilket indikerar att produkterna gynnas vid jämvikt. För reaktioner med en negativ e ° -cell (K <1) gynnas reaktanterna vid jämvikt.
* Jämviktskonstanten är oberoende av de initiala koncentrationerna av reaktanter och produkter. Det beror bara på temperaturen och standardcellpotentialen.
Kom ihåg att alltid kontrollera dina enheter och se till att värdena överensstämmer med den använda ekvationen.
