Konstanta Keseimbangan Reaksi Sel Elektrokimia

Dua setengah reaksi berikut digunakan untuk membentuk suatu sel elektrokimia:
Oksidasi:
BEGITU₂(g) + 2 H₂0 (ℓ) → SO₄^-(aq) + 4 H⁺(aq) + 2 e^- E °_lembu = -0.20 V
Pengurangan:
Cr₂HAI₇^2-(aq) + 14 H⁺(aq) + 6 e^- → 2 Cr³⁺(aq) + 7 H₂O (ℓ) E °_merah = +1,33 V
Berapa konstanta kesetimbangan dari reaksi sel gabungan pada 25 C?

Setengah reaksi oksidasi menghasilkan 2 elektron dan setengah reaksi reduksi membutuhkan 6 elektron. Untuk menyeimbangkan muatan, reaksi oksidasi harus dikalikan dengan faktor 3.
3 SO₂(g) + 6 H₂0 (ℓ) → 3 SO₄^-(aq) + 12 H⁺(aq) + 6 e^-
+ Cr₂HAI₇^2-(aq) + 14 H⁺(aq) + 6 e^- → 2 Cr³⁺(aq) + 7 H₂O (ℓ)
3 SO₂(g) + Cr₂HAI₇^2-(aq) + 2 H⁺(aq) → 3 SO₄^-(aq) + 2 Cr³⁺(aq) + H₂O (ℓ)
Oleh menyeimbangkan persamaan, kita sekarang tahu jumlah total elektron yang ditukar dalam reaksi. Reaksi ini menukar enam elektron.

Langkah 2: Hitung potensi sel.
Ini contoh EMF sel elektrokimia masalah menunjukkan cara menghitung potensi sel sel dari potensi reduksi standar. **
E °_sel = E °_lembu + E °_merah
E °_sel = -0,20 V + 1,33 V

Perubahan energi bebas sel elektrokimia terkait dengan potensi sel persamaan:
ΔG = -nFE_sel
dimana
ΔG adalah energi bebas dari reaksi
n adalah jumlah mol elektron yang ditukar dalam reaksi
F adalah konstanta Faraday (96484.56 C / mol)
E adalah potensi sel.

Itucontoh potensial sel dan energi bebas menunjukkan cara menghitung energi bebas dari reaksi redoks.
Jika ΔG = 0:, selesaikan untuk E_sel
0 = -nFE_sel
E_sel = 0 V
Ini berarti, pada kesetimbangan, potensi sel adalah nol. Reaksi berlangsung maju dan mundur pada kecepatan yang sama, artinya tidak ada aliran elektron netto. Tanpa aliran elektron, tidak ada arus dan potensial sama dengan nol.
Sekarang ada cukup informasi yang diketahui menggunakan persamaan Nernst untuk menemukan konstanta kesetimbangan.
Persamaan Nernst adalah:
E_sel = E °_sel - (RT / nF) x log₁₀Q
dimana
E_sel adalah potensi sel
E °_sel mengacu pada potensi sel standar
R adalah konstanta gas (8.3145 J / mol · K)
T adalah suhu absolut
n adalah jumlah mol elektron yang ditransfer oleh reaksi sel
F adalah Konstanta Faraday (96484,56 C / mol)
Q adalah hasil reaksi
**Itu Contoh persamaan persamaan Nernst menunjukkan cara menggunakan persamaan Nernst untuk menghitung potensi sel dari sel non-standar. **
Pada kesetimbangan, hasil bagi reaksi Q adalah konstanta kesetimbangan, K. Ini membuat persamaan:
E_sel = E °_sel - (RT / nF) x log₁₀K
Dari atas, kita tahu yang berikut:
E_sel = 0 V
E °_sel = +1.13 V
R = 8.3145 J / mol · K
T = 25 & degC = 298.15 K
F = 96484,56 C / mol
n = 6 (enam elektron ditransfer dalam reaksi)
Selesaikan untuk K:
0 = 1,13 V - [(8,3145 J / mol · K x 298,15 K) / (6 x 96484,56 C / mol)] log₁₀K
-1.13 V = - (0,004 V) log₁₀K
catatan₁₀K = 282.5
K = 10^282.5
K = 10^282.5 = 10^0.5 x 10²⁸²
K = 3,16 x 10²⁸²
Menjawab:
Konstanta kesetimbangan reaksi redoks sel adalah 3,16 x 10²⁸².