3.13 Παραδείγματα χρήσης της εξίσωσης Nerst

 Παράδειγμα 1:
 Να υπολογιστεί η Κισορροπίας για την αντίδραση :

Fe2+ + Ag+  Ag + Fe3+

Δίνεται  Fe3+ + e-  Fe2+ με Ε0 = 0,771 V
              Ag+ + e-  Ag      με Ε0 = 0,799 V

Kισορροπίας = [Fe3+] / ([Fe2+] · [Ag+])

Άνοδος (-)                      Fe2+  Fe3+ + e-
Οξείδωση

Κάθοδος (+)                   Ag+ + e-  Ag
Αναγωγή
------------------------------------------------------------------
Συνολική αντίδραση      Fe2+ + Ag+  Fe3+ + Ag

Ε0στοιχείου = Ε0οξειδοαναγωγής καθόδου - Ε0οξειδοαναγωγής ανόδου άρα Ε0στοιχείου = 0,799 - 0,771 άρα Ε0στοιχείου = 0,028 V

Αφού το σύστημα βρίσκεται σε ισορροπία θα ισχύει :
Ε0στοιχείου = (0,0592 / n) · log {[Fe3+] / ([Fe2+] · [Ag+])}
άρα 0,028 = (0,0592 / 1) · log Κισορροπίας
άρα log   Κισορροπίας = 0,028 / 0,0592 άρα Κισορροπίας = 2,9714

Παράδειγμα 2:
Να υπολογιστεί η Κισορροπίας για την αντίδραση :

Ag + Cl- + Fe3+   Fe2+ + AgCl

Δίνεται  Fe3+ + e-  Fe2+            με Ε0 = 0,771 V 
             AgCl + e-  Ag + Cl-       με Ε0= 0,222 V

Kισορροπίας = [Fe2+] / ([Cl-] · [Fe3+] )

Άνοδος (-)                      Ag + Cl-  AgCl + e-
Οξείδωση

Κάθοδος (+)                   Fe3+ + e-    Fe2+ 
Αναγωγή
-------------------------------------------------------------------------
Συνολική αντίδραση      Fe3+ + Ag + Cl-  Fe2+ + AgCl 

Ε0στοιχείου = Ε0οξειδοαναγωγής καθόδου - Ε0οξειδοαναγωγής ανόδου άρα Ε0στοιχείου =  0,771- 0,222 άρα Ε0στοιχείου = 0,549 V

Ε0στοιχείου = (0,0592 / n) · log {[Fe2+] / ([Cl-] ·[Fe3+] )}
άρα  0,549 = (0,0592  / 1) · log Κισορροπίας
άρα   log  Κισορροπίας = 0,549 / 0,0592 άρα Κισορροπίας = 1,87*109

Παράδειγμα 3:
α) Να υπολογιστεί η Ε (δυναμικό γαλβανικού στοιχείου) για την αντίδραση :
2Al(s) + 3J2 (s)   2Al3+(aq) + 6J-(aq)

όταν:    [Al3+] = 0,1 M  και [J-] = 0,01 M

β) Να υπολογιστεί η ΔG της αντίδρασης

Δίνεται   Al3+ + 3e-  Al        με Ε0 = -1,66 V   
               J2 + 2e-  2J        με Ε0= 0,54 V

α) Για την εύρεση του Ε0στοιχείου εργαζόμαστε ως εξής :

Άνοδος (-)                      Al  Al3+ + 3e-            Χ2
Οξείδωση                       2Al  2Al3+ + 6e-

Κάθοδος (+)                   J2 + 2e-   2J-             Χ3
Αναγωγή                        3J2 + 6e-  6J-
-----------------------------------------------------------------
Συνολική αντίδραση      2Al + 3J2  2Al3+ + 6J-

Ε0στοιχείου = Ε0οξειδοαναγωγής καθόδου - Ε0οξειδοαναγωγής ανόδου άρα Ε0στοιχείου = 0,54 - (-1,66) άρα Ε0στοιχείου = 2,2 V

Εστοιχείου = Ε0στοιχείου – (0,0592 / n) · log {([Al3+]2 ·[ J-]6)  / 1}
άρα Εστοιχείου = 2,2 – (0,0592 / 6) · log (10-1)2 · ( 10-2)6
άρα Εστοιχείου = 2,2 – (0,0592 / 6) · log 10-2 · 10-12
άρα Εστοιχείου = 2,2 + (0.0592 · 14) / 6
άρα Εστοιχείου = 2,34 V

β) ΔG = -n · F · Ε0στοιχείου άρα ΔG = - 6 · 96.500 · 2,2  άρα ΔG = - 12,74 · 105 j/ mole

 

 

Αρχή Σελίδας