Fa'ata'ita'iga o Fesili ma Talanoaga o le Malosiaga Fa'aeletorosi Masani
Pendahuluan
O le malosiaga masani o le eletise (standard electrode potential) o se manatu taua i le electrochemistry e faʻamatalaina ai le gafatia o se eletise e tosina mai ai eletise. O lenei manatu e faʻaaogaina i fuafuaga o sela eletise ma le fuafuaina o le ono iai o tali redox. O le malosiaga masani o le eletise (E°) e fuaina i lalo o tulaga masani, o lona uiga i le maualuga o le 1 M, le mamafa o le 1 atm, ma le vevela o le 25°C (298 K). I lenei tusiga, o le a tatou talanoaina ai ni faʻataʻitaʻiga o faʻafitauli o le malosiaga masani o le eletise ma talanoaina loloto.
Manatu Fa'avae o le Malosiaga Fa'aeletorosi Masani
O le malosiaga masani o le eletise, ua fa'ailoa mai o le E°, o lo'o fa'amatalaina ai le uiga o se ituaiga vaila'au e fa'aitiitia (talia eletise). O le tele o le lelei o le tau o le E°, o le tele fo'i lea o le uiga o le ituaiga e fa'aitiitia. I se isi itu, o le tele o le leaga o le tau o le E°, o le tele fo'i lea o le uiga o le ituaiga e fa'a'okeseneina (leiloa eletise).
O le laulau masani o le gafatia o le eletise e maua ai tau E° mo le tele o tali redox, ma o nei tau e faʻaaogaina e fuafua ai le gafatia o sela eletise.
Fa'ata'ita'iga Fesili 1
Fesili:
I le tu'uina atu o nei afa-reactions e lua ma o latou electrode potentials:
– Ag⁺(aq) + e⁻ → Ag(s), E° = +0.80 V
– Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s), E° = +0.34 V
Fuafua le gafatia o le sela (E°_cell) mo le sela galvanic na fausia e nei afa-reactions e lua.
Talanoaga:
Ina ia iloa le gafatia o le sela, e manaʻomia ona tatou faʻailoa le anode ma le cathode. I totonu o se sela galvanic, o le mea e sili atu ona lelei le gafatia masani o le electrode e fai ma cathode (nofoaga o le faʻaitiitia) ma le tasi e sili atu ona leaga e fai ma anode (nofoaga o le oxidation).
1. Fa'ailoa le Anode ma le Cathode:
– Ag⁺ + e⁻ → Ag, E° = +0.80 V (sili atu ona lelei, o lea la o le cathode)
– Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu, E° = +0.34 V (sili atu le leaga, o le anode)
2. Fuafua Tali o le Oxidation ma le Reduction:
– Cathode (fa'aitiitiga): Ag⁺ + e⁻ → Ag, E°_cathode = +0.80 V
– Anode (oxidation): Cu → Cu²⁺ + 2e⁻, E°_anode = -0.34 V (fa'afeagai le itu o le tali atu ma le fa'ailoga o le gafatia)
3. Fuafuaina o le E°_cell:
\[
E°_{cell} = E°_{cathode} – E°_{anode}
\]
\[
E°_{sel} = 0.80\, \text{V} – (-0.34\, \text{V})
\]
\[
E°_{sel} = 0.80\, \text{V} + 0.34\, \text{V} = 1.14\, \text{V}
\]
O lea la, o le gafatia o le sela (E°_cell) e +1.14 V.
Fa'ata'ita'iga Fesili 2
Fesili:
I le tuʻuina atu o le tali atu o loʻo i lalo faʻatasi ai ma lona gafatia eletise:
– Fe³⁺(aq) + e⁻ → Fe²⁺(aq), E° = +0.77 V
– Zn²⁺(aq) + 2e⁻ → Zn(s), E° = -0.76 V
Fuafua le gafatia o le sela (E°_cell) mo se sela galvanic e faʻaaoga ai afa-reactions uma e lua, ma tusi le tali atoa o le sela.
Talanoaga:
E pei ona faia muamua, e tatau ona tatou faʻailoa muamua le anode ma le cathode.
1. Fa'ailoa le Anode ma le Cathode:
– Fe³⁺ + e⁻ → Fe²⁺, E° = +0.77 V (sili atu ona lelei, o lea la o le cathode)
– Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn, E° = -0.76 V (sili atu le leaga, o lea la o le anode)
2. Fuafua Tali o le Oxidation ma le Reduction:
– Cathode (fa'aitiitiga): Fe³⁺ + e⁻ → Fe²⁺, E°_cathode = +0.77 V
– Anode (oxidation): Zn → Zn²⁺ + 2e⁻, E°_anode = -0.76 V (fa'afeagai le itu o le tali atu ma le fa'ailoga o le gafatia)
3. Fa'apaleniina o Eletise:
E tatau i le tali atoa ona paleni le aofaʻi o eletise:
\[
2(\text{Fe}^{3+} + e⁻ → \text{Fe}^{2+})
\]
\[
\text{Zn} → \text{Zn}^{2+} + 2e⁻
\]
O le tali atoa la o le sela e faapea:
\[
2\text{Fe}^{3+} + \text{Zn} → 2\text{Fe}^{2+} + \text{Zn}^{2+}
\]
4. Fuafuaina o le E°_cell:
\[
E°_{cell} = E°_{cathode} – E°_{anode}
\]
\[
E°_{sel} = 0.77\, \text{V} – (-0.76\, \text{V})
\]
\[
E°_{sel} = 0.77\, \text{V} + 0.76\, \text{V} = 1.53\, \text{V}
\]
O lea la, o le gafatia o le sela (E°_cell) e +1.53 V.
Fa'ata'ita'iga Fesili 3
Fesili:
Tu'u mai le gafatia o le sela ma fa'atino atoa le tali atu o le sela mo se sela galvanic e fa'aaoga ai le tali atu lenei:
– MnO₂(s) + 4H⁺(aq) + 2e⁻ → Mn²⁺(aq) + 2H₂O(l), E° = +1.23 V
– Cr³⁺(aq) + e⁻ → Cr²⁺(aq), E° = -0.50 V
Talanoaga:
1. Fa'ailoa le Anode ma le Cathode:
– MnO₂ + 4H⁺ + 2e⁻ → Mn²⁺ + 2H₂O, E° = +1.23 V (sili atu ona lelei, o lea la o le cathode)
– Cr³⁺ + e⁻ → Cr²⁺, E° = -0.50 V (e sili atu le leaga, o lea la o le anode)
2. Fuafua Tali o le Oxidation ma le Reduction:
– Cathode (faaitiitia): MnO₂ + 4H⁺ + 2e⁻ → Mn²⁺ + 2H₂O, E°_cathode = +1.23 V
– Anode (oxidation): Cr²⁺ → Cr³⁺ + e⁻, E°_anode = +0.50 V (fa'afeagai le itu o le tali atu ma le fa'ailoga o le gafatia)
3. Fa'apaleniina o Eletise:
E tatau i le tali atoa ona paleni le aofaʻi o eletise:
\[
2(\text{Cr}^{3+} + e⁻ → \text{Cr}^{2+})
\]
\[
\text{MnO}_2 + 4\text{H}^+ + 2e⁻ → \text{Mn}^{2+} + 2\text{H}_2\text{O}
\]
O le tali atoa la o le sela e faapea:
\[
\text{MnO}_2 + 4\text{H}^+ + 2\text{Cr}^{3+} → \text{Mn}^{2+} + 2\text{Cr}^{2+} + 2\text{H}_2\text{O}
\]
4. Fuafuaina o le E°_cell:
\[
E°_{cell} = E°_{cathode} – E°_{anode}
\]
\[
E°_{sel} = 1.23\, \text{V} – (-0.50\, \text{V})
\]
\[
E°_{sel} = 1.23\, \text{V} + 0.50\, \text{V} = 1.73\, \text{V}
\]
O lea la, o le gafatia o le sela (E°_cell) e +1.73 V.
I'uga
O le malamalama i tulaga masani o le eletise e taua tele i le kemisi eletise mo le fuafuaina o aga masani o le redox reaction ma electrochemical cell potentials. I le faʻaaogaina o laʻasaga na talanoaina i luga, e mafai ona tatou faʻatatauina faigofie le cell potential o se redox reaction ua tuʻuina atu. O tulaga masani o le eletise e faʻaaogaina e fuafua ai le anode ma le cathode i totonu o se galvanic cell, faʻapea foʻi ma le fuafuaina o le aofaʻi o le cell potential, lea e faʻaalia ai le lelei ma le itu o le redox reaction.
