စံလျှပ်ကူးပစ္စည်းအလားအလာဆိုင်ရာ ဆွေးနွေးမှုမေးခွန်း၏ ဥပမာ

စံလျှပ်စစ်ဓာတ်အားအလားအလာ၏ ဥပမာမေးခွန်းများနှင့် ဆွေးနွေးချက်

Pendahuluan

စံလျှပ်ကူးပစ္စည်းအလားအလာသည် လျှပ်စစ်ဓာတုဗေဒတွင် အရေးကြီးသော အယူအဆတစ်ခုဖြစ်ပြီး လျှပ်ကူးပစ္စည်းတစ်ခုသည် အီလက်ထရွန်များကို ဆွဲငင်နိုင်စွမ်းကို ဖော်ပြပါသည်။ ဤအယူအဆကို လျှပ်စစ်ဓာတုဗေဒဆဲလ်တွက်ချက်မှုများနှင့် အောက်ဆီဒေးရှင်းဓာတ်ပြုမှုများအတွက် အလားအလာကို ဆုံးဖြတ်ရာတွင် အသုံးပြုပါသည်။ စံလျှပ်ကူးပစ္စည်းအလားအလာ (E°) ကို စံအခြေအနေများအောက်တွင်၊ ဆိုလိုသည်မှာ 1 M ၏ အာရုံစူးစိုက်မှု၊ 1 atm ၏ ဖိအားနှင့် 25°C (298 K) တွင် တိုင်းတာသည်။ ဤဆောင်းပါးတွင်၊ စံလျှပ်ကူးပစ္စည်းအလားအလာပြဿနာများ၏ ဥပမာများစွာကို ဆွေးနွေးပြီး ၎င်းတို့ကို နက်နက်နဲနဲ ဆွေးနွေးပါမည်။

စံလျှပ်စစ်ဓာတ်အားအလားအလာ၏ အခြေခံသဘောတရား

E° အဖြစ် ဖော်ပြထားသော စံလျှပ်စစ်ဓာတ်အား အလားအလာသည် ဓာတုဗေဒမျိုးစိတ်တစ်ခု လျော့ကျသွားခြင်း (အီလက်ထရွန်များကို လက်ခံခြင်း) လမ်းကြောင်းကို ဖော်ပြသည်။ E° တန်ဖိုး အပေါင်းလက္ခဏာဆောင်လေ၊ မျိုးစိတ်များ လျော့ကျသွားခြင်း လမ်းကြောင်း ပိုများလေဖြစ်သည်။ ဆန့်ကျင်ဘက်အနေဖြင့် E° တန်ဖိုး အနုတ်လက္ခဏာဆောင်လေ၊ မျိုးစိတ်များ အောက်ဆီဒေးရှင်းဖြစ်ခြင်း (အီလက်ထရွန်များ ဆုံးရှုံးခြင်း) လမ်းကြောင်း ပိုများလေဖြစ်သည်။

စံ electrode potential ဇယားသည် redox reaction အမျိုးမျိုးအတွက် E° တန်ဖိုးများကို ပေးစွမ်းပြီး ဤတန်ဖိုးများကို electrochemical cell potentials များကို တွက်ချက်ရန် အသုံးပြုသည်။

ဥပမာမေးခွန်း ၉

မေးခွန်း:

အောက်ပါ တစ်ဝက်ဓာတ်ပြုမှုနှစ်ခုနှင့် ၎င်းတို့၏ အီလက်ထရုတ်အလားအလာများကို ပေးထားသည်-
– Ag⁺(aq) + e⁻ → Ag(s), E° = +0.80 V
– Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s), E° = +0.34 V

ဤတစ်ဝက်ဓာတ်ပြုမှုနှစ်ခုဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသော ဂယ်ဗာနစ်ဆဲလ်အတွက် ဆဲလ်အလားအလာ (E°_ဆဲလ်) ကို ဆုံးဖြတ်ပါ။

ဆွေးနွေးချက်:

cell potential ကို ဆုံးဖြတ်ရန်အတွက် anode နှင့် cathode ကို ခွဲခြားသတ်မှတ်ရန် လိုအပ်ပါသည်။ galvanic cell တွင်၊ စံ electrode potential အပေါင်းလက္ခဏာဆောင်သော cell သည် cathode (reduction နေရာ) အဖြစ် ဆောင်ရွက်ပြီး အနုတ်လက္ခဏာဆောင်သော cell သည် anode (oxidation နေရာ) အဖြစ် ဆောင်ရွက်သည်။

၁။ အန်နုတ်နှင့် ကက်သုတ်ကို ဖော်ထုတ်ပါ။
– Ag⁺ + e⁻ → Ag၊ E° = +0.80 V (အပေါင်းလက္ခဏာပိုရှိသောကြောင့် ကတ်သုတ်)
– Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu၊ E° = +0.34 V (အနှုတ်ပို၊ ထို့ကြောင့် anode)

၂။ အောက်ဆီဒေးရှင်းနှင့် ရီဒိုက်ရှင်း တုံ့ပြန်မှုများကို ဆုံးဖြတ်ပါ-
– ကက်သုတ် (လျော့ချမှု): Ag⁺ + e⁻ → Ag၊ E°_ကက်သုတ် = +0.80 V
– အန်နုတ် (ဓာတ်တိုးခြင်း): Cu → Cu²⁺ + 2e⁻, E°_အန်နုတ် = -0.34 V (ဓာတ်ပြုမှု ဦးတည်ရာနှင့် အလားအလာ လက္ခဏာကို ပြောင်းပြန်လှန်ပါ)

၃။ E°_ဆဲလ် တွက်ချက်ခြင်း-
\[
E°_{cell} = E°_{cathode} – E°_{anode}
\]
\[
E°_{sel} = 0.80\, \text{V} – (-0.34\, \text{V})
\]
\[
E°_{sel} = 0.80\, \text{V} + 0.34\, \text{V} = 1.14\, \text{V}
\]

ထို့ကြောင့် ဆဲလ်အလားအလာ (E°_cell) သည် +1.14 V ဖြစ်သည်။

ဥပမာမေးခွန်း ၉

မေးခွန်း:

အောက်ပါတွင် ၎င်း၏ လျှပ်ကူးပစ္စည်း အလားအလာနှင့် ဓာတ်ပြုမှုကို ပေးထားသည်-
– Fe³⁺(aq) + e⁻ → Fe²⁺(aq), E° = +၀.၇၇ V
– Zn²⁺(aq) + 2e⁻ → Zn(s), E° = -0.76 V

တစ်ဝက်ဓာတ်ပြုမှုနှစ်ခုလုံးကို အသုံးပြု၍ galvanic cell အတွက် cell potential (E°_cell) ကို ဆုံးဖြတ်ပြီး cell reaction အပြည့်အစုံကို ရေးပါ။

ဆွေးနွေးချက်:

အရင်ကလိုပဲ၊ anode နဲ့ cathode ကို ဦးစွာခွဲခြားသတ်မှတ်ရပါမယ်။

၁။ အန်နုတ်နှင့် ကက်သုတ်ကို ဖော်ထုတ်ပါ။
– Fe³⁺ + e⁻ → Fe²⁺၊ E° = +0.77 V (ပိုအပေါင်းလက္ခဏာဆောင်သောကြောင့် ကတ်သုတ်)
– Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn၊ E° = -0.76 V (အနုတ်လက္ခဏာပိုများသောကြောင့် အန်နုတ်)

၂။ အောက်ဆီဒေးရှင်းနှင့် ရီဒိုက်ရှင်း တုံ့ပြန်မှုများကို ဆုံးဖြတ်ပါ-
– ကက်သုတ် (လျော့ချမှု): Fe³⁺ + e⁻ → Fe²⁺၊ E°_ကက်သုတ် = +0.77 V
– အန်နုတ် (ဓာတ်တိုးခြင်း): Zn → Zn²⁺ + 2e⁻၊ E°_အန်နုတ် = -0.76 V (ဓာတ်ပြုမှု ဦးတည်ရာနှင့် အလားအလာ လက္ခဏာကို ပြောင်းပြန်လှန်ပါ)

၃။ အီလက်ထရွန်များကို ဟန်ချက်ညီစေခြင်း-
စုစုပေါင်းဓာတ်ပြုမှုသည် အီလက်ထရွန်အရေအတွက်ကို ဟန်ချက်ညီစေရမည်-
\[
၂(\text{Fe}^{၃+} + e⁻ → \text{Fe}^{၂+})
\]
\[
\text{Zn} → \text{Zn}^{2+} + 2e⁻
\]

ဒါကြောင့် ဆဲလ်တုံ့ပြန်မှုအပြည့်အစုံက အောက်ပါအတိုင်းပါ။
\[
၂\text{Fe}^{3+} + \text{Zn} → ၂\text{Fe}^{2+} + \text{Zn}^{2+}
\]

၃။ E°_ဆဲလ် တွက်ချက်ခြင်း-
\[
E°_{cell} = E°_{cathode} – E°_{anode}
\]
\[
E°_{sel} = 0.77\, \text{V} – (-0.76\, \text{V})
\]
\[
E°_{sel} = 0.77\, \text{V} + 0.76\, \text{V} = 1.53\, \text{V}
\]

ထို့ကြောင့် ဆဲလ်အလားအလာ (E°_cell) သည် +1.53 V ဖြစ်သည်။

ဥပမာမေးခွန်း ၉

မေးခွန်း:

အောက်ပါဓာတ်ပြုမှုကို အသုံးပြု၍ galvanic cell အတွက် ဆဲလ်အလားအလာနှင့် ဆဲလ်ဓာတ်ပြုမှုအပြည့်အစုံကို ပေးပါ။
– MnO₂(s) + 4H⁺(aq) + 2e⁻ → Mn²⁺(aq) + 2H₂O(l), E° = +1.23 V
– Cr³⁺(aq) + e⁻ → Cr²⁺(aq), E° = -0.50 V

ဆွေးနွေးချက်:

၁။ အန်နုတ်နှင့် ကက်သုတ်ကို ဖော်ထုတ်ပါ။
– MnO₂ + 4H⁺ + 2e⁻ → Mn²⁺ + 2H₂O၊ E° = +1.23 V (အပေါင်းလက္ခဏာပိုများသောကြောင့် ကတ်သုတ်)
– Cr³⁺ + e⁻ → Cr²⁺၊ E° = -0.50 V (အနုတ်ပိုများသောကြောင့် အန်နုတ်)

၂။ အောက်ဆီဒေးရှင်းနှင့် ရီဒိုက်ရှင်း တုံ့ပြန်မှုများကို ဆုံးဖြတ်ပါ-
- Cathode (လျှော့ချရေး)- MnO₂ + 4H⁺ + 2e⁻ → Mn²⁺ + 2H₂O၊ E°_cathode = +1.23 V
– အန်နုတ် (ဓာတ်တိုးခြင်း): Cr²⁺ → Cr³⁺ + e⁻၊ E°_အန်နုတ် = +0.50 V (ဓာတ်ပြုမှု ဦးတည်ချက်နှင့် အလားအလာ လက္ခဏာကို ပြောင်းပြန်လှန်ပါ)

၃။ အီလက်ထရွန်များကို ဟန်ချက်ညီစေခြင်း-
စုစုပေါင်းဓာတ်ပြုမှုသည် အီလက်ထရွန်အရေအတွက်ကို ဟန်ချက်ညီစေရမည်-
\[
၂(\text{Cr}^{၃+} + e⁻ → \text{Cr}^{၂+})
\]
\[
\text{MnO}_2 + 4\text{H}^+ + 2e⁻ → \text{Mn}^{2+} + 2\text{H}_2\text{O}
\]

ဒါကြောင့် ဆဲလ်တုံ့ပြန်မှုအပြည့်အစုံက အောက်ပါအတိုင်းပါ။
\[
\text{MnO}_2 + 4\text{H}^+ + 2\text{Cr}^{3+} → \text{Mn}^{2+} + 2\text{Cr}^{2+} + 2\text{H}_2\text{O}
\]

၃။ E°_ဆဲလ် တွက်ချက်ခြင်း-
\[
E°_{cell} = E°_{cathode} – E°_{anode}
\]
\[
E°_{sel} = 1.23\, \text{V} – (-0.50\, \text{V})
\]
\[
E°_{sel} = 1.23\, \text{V} + 0.50\, \text{V} = 1.73\, \text{V}
\]

ထို့ကြောင့် ဆဲလ်အလားအလာ (E°_cell) သည် +1.73 V ဖြစ်သည်။

နိဂုံး

စံ electrode potentials များကို နားလည်ခြင်းသည် electrochemistry တွင် redox reaction trends များနှင့် electrochemical cell potentials များကို ဆုံးဖြတ်ရန်အတွက် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။ အထက်တွင်ဆွေးနွေးထားသော အဆင့်များကို အသုံးပြု၍ ပေးထားသော redox reaction ၏ cell potential ကို ကျွန်ုပ်တို့ အလွယ်တကူ တွက်ချက်နိုင်ပါသည်။ galvanic cell ရှိ anode နှင့် cathode ကို ဆုံးဖြတ်ရန်အပြင် total cell potential ကို တွက်ချက်ရန်အတွက်လည်း အသုံးပြုပါသည်။ ၎င်းသည် redox reaction ၏ efficiency နှင့် direction ကို ညွှန်ပြသည်။