Hur man beräknar Nernst ekvationer
Nernst ekvationen används i elektrokemi och är uppkallad efter fysisk kemist Walther Nernst. Den generella formen av Nernst-ekvationen bestämmer den punkt vid vilken en elektrokemisk halvcell når jämvikt. En mer specifik form bestämmer den totala spänningen för en fullständig elektrokemisk cell och en ytterligare form har tillämpningar inom en levande cell. Nernst-ekvationen använder den vanliga halvcellsreduceringspotentialen, aktiviteten hos kemikalien i cellen och antalet elektroner som överförs i cellen. Det kräver också värden för universalgaskonstanten, den absoluta temperaturen och Faraday-konstanten.
Definiera komponenterna i den allmänna Nernst ekvationen. E är halvercellsreduceringspotentialen, Eo är den vanliga halvcellsreduceringspotentialen, z är antalet överförda elektroner, aRed är den reducerade kemiska aktiviteten för kemikalien i cellen och aOx är den oxiderade kemiska aktiviteten. Vidare har vi R som den universella gaskonstanten av 8, Joules / Kelvin mol, T som temperaturen i Kelvin och F som Faradaykonstanten av coulombs / mol.
Beräkna den allmänna formen av Nernst ekvationen. Formen E = Eo - (RT / zF) Ln (aRed /
Kemisk jämvikt
Kemisk jämvikt (equilibrium) är då en kemisk reaktion äger rum med samma reaktionshastighet som dess motsatta reaktion. Detta innebär att reaktionshastigheten för den framåtskridande och den bakåtskridande reaktionen är lika, och koncentrationen av reaktanter och produkter är konstant. När detta skett så sker ingen förändring i proportionerna, det vill säga koncentrationerna hos de olika föreningarna, och det verkar som om reaktionen upphör att fortskrida. Dock fortsätter de framåt- och bakåtskridande reaktionerna att äga rum med samma hastighet. Utan tillsatt energi fortsätter alltid en kemisk reaktion till dess att en jämvikt uppnåtts. Kemisk jämvikt är ett exempel på dynamisk jämvikt.
Ett vanligt exempel på en kemisk jämvikt är Haber-Bosch-metoden, där väte och kväve bildar ammoniak. Jämvikten nås då hastigheten av bildandet av ammoniak är lika stor som dess dekomposition.
Jämviktspilar
Anta att a mol av ämnet A reagerar med b mol av ämnet B och bildar c mol av ämnet C samt d mol av ämnet D. För att visa att en reaktionsformel för denna reaktion är i jämvikt används en dubbel reaktionspil istället för
Vad innebär passiv transport?
Molekyler rör sig längst med en koncentrationsgradient och kräver ingen energi.
How well did you know this?
2
3
4
Vilka är drivkrafterna för passiv transport?
Tryck, elektrisk potential och koncentrationsgradient.
När alla dessa är lika stora kallas det för jämviktspotential.
How well did you know this?
2
3
4
Beskriv passiv transport: enkel diffusion.
Små, polära molekyler, gaser, hydrofoba molekyler.
Detta är en spontan spridningsprocess som styrs av koncentrationgradienten (mer konc. på någon sida av membranet).
Ex. osmos är en enkel diffusion av vatten.
How well did you know this?
2
3
4
Vad utgör ett membrans permeabilitet?
Permeabilitet = mått på genomsläpplighet
- Membranets löslighet
- Membranets fluiditet/viskositet
- Storleken på molekylen som ska diffundera
How well did you know this?
2
3
4
Beskriv passiv transport: faciliterad diffusion.
Spontan process. Diffusion sker m.h.a. transportproteiner (permeaser), ex. jonkanaler. Påverkas av mättnad och substansspecifitet.
Denna metod ger högre transporthastighet.
How well did you know this?
Innehåll
J&#;mviktskonstanten f&#;r en elektrokemisk cells redoxreaktion kan ber&#;knas med hj&#;lp av Nernst-ekvationen och f&#;rh&#;llandet mellan standardcellspotential och fri energi. Detta exempelproblem visar hur man hittar j&#;mviktskonstanten f&#;r en cells redoxreaktion.
Viktiga takeaways: Nernst ekvation f&#;r att hitta j&#;mviktskonstant
- Nernst-ekvationen ber&#;knar elektrokemisk cellpotential fr&#;n standardcellspotential, gaskonstant, absolut temperatur, antal mol elektroner, Faradays konstant och reaktionskvot. Vid j&#;mvikt &#;r reaktionskvoten j&#;mviktskonstanten.
- S&#; om du k&#;nner till cellens halvreaktioner och temperaturen kan du l&#;sa cellpotentialen och d&#;rmed j&#;mviktskonstanten.
Problem
F&#;ljande tv&#; halvreaktioner anv&#;nds f&#;r att bilda en elektrokemisk cell:
Oxidation:
S&#;2(g) + 2 H20 (ℓ) → SO4-(aq) + 4 H+(aq) + 2 e- E &#;oxe = -0,20 V
Minskning:
Cr2O72-(aq) + 14 H+(aq) + 6 e- → 2 Cr3+(aq) + 7 H2O (ℓ) E &#;r&#;d = +1,33 V
Vad &#;r j&#;mviktskonstanten f&#;r den kombinerade cellreaktionen vid 25 &#; C?
L&#;sning
Steg 1: Kombinera och balansera de tv&#; halvreaktionerna.
Oxidationshalvr
Jämviktskonstant för en elektrokemisk cell
Jämviktskonstanten för en elektrokemisk cells redoxreaktion kan beräknas med hjälp av Nernst-ekvationen och förhållandet mellan standardcellpotential och fri energi. Detta exempelproblem visar hur man hittar jämviktskonstanten för en cells redoxreaktion .
Nyckelalternativ: Nernsts ekvation för att hitta jämviktskonstant
- Nernst-ekvationen beräknar elektrokemisk cellpotential från standardcellpotential, gaskonstanten, absolut temperatur, antal mol elektroner, Faradays konstant och reaktionskvoten. Vid jämvikt är reaktionskvoten jämviktskonstanten.
- Så, om du känner till cellens halvreaktioner och temperaturen, kan du lösa för cellpotentialen och därmed för jämviktskonstanten.
Problem
Följande två halvreaktioner används för att bilda en elektrokemisk cell :
Oxidation:
SO 2 (g) + 2 H 2 0(ℓ) → SO 4 - (aq) + 4 H + (aq) + 2 e - E° ox = -0,20 V
Reduktion:
Cr 2 O 7 2- (aq) + 14 H + (aq) + 6 e - → 2 Cr 3+ (aq) + 7 H 2 O(ℓ) E° röd = +1,33 V
Vad är jämviktskonstanten för den kombinerade cellreaktionen vid 25 C?
Lösning
Steg 1: Kombinera och balansera de två halvreaktionerna.
Oxidation