בייַשפּיל פֿון עלעקטראָכעמיע דיסקוסיע פֿראַגעס
עלעקטראָכעמיע איז אַ צווייַג פֿון כעמיע וואָס שטודירט די פֿאַרבינדונג צווישן כעמישע רעאַקציעס און ענדערונגען אין עלעקטרישער ענערגיע. אין עלעקטראָכעמיע זענען דאָ צוויי הויפּט קאָנצעפּטן: אָקסידאַציע (די באַפֿרײַונג פֿון עלעקטראָנען) און רעדוקציע (די געווינס פֿון עלעקטראָנען). די פּראָצעסן קען מען באַמערקן אין צוויי טיפּן עלעקטראָכעמישע צעלן: וואָלטאַישע צעלן (גאַלוואַנישע צעלן) און עלעקטראָליטישע צעלן. אונטן זענען עטלעכע בייַשפּיל פּראָבלעמען און זייערע דערקלערונגען צו העלפֿן אײַך פֿאַרשטיין עלעקטראָכעמיע.
בייַשפּיל קשיא 1: וואָלטאַיש צעל
פראגע:
געגעבן א וואלטאישע צעל מיט צינק (Zn) און קופער (Cu) עלעקטראדן פארבונדן דורך א זאלץ בריק. Zn ווערט אריינגעטונקען אין א 1 M ZnSO4 לייזונג און Cu ווערט אריינגעטונקען אין א 1 M CuSO4 לייזונג. שרייב אראפ די רעאקציעס וואס פאסירן ביי יעדן עלעקטראד און רעכנט אויס די פאטענציאל אונטערשייד (EMF) פון דער וואלטאישער צעל. סטאנדארט עלעקטראד פאטענציאל דאטן:
\[ E^o_{\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}} = -0.76 \, \text{V} \]
\[ ע^אָ_{\טעקסט{קו}^{2+}/\טעקסט{קו}} = +0.34 \, \טעקסט{V} \]
פֿאַרעפֿנטלעכט:
דער ערשטער שריט איז צו באַשטימען די רעדאָקס רעאַקציע וואָס פּאַסירט. אין אַ וואָלטאַישער צעל, פּאַסירט אַ ספּאָנטאַנע רעדאָקס רעאַקציע וואו
– צינק (Zn) גייט דורך אקסידאציע:
\[ \text{Zn (s)} \rightarrow \text{Zn}^{2+} (aq) + 2e^- \]
– קופּער (Cu) גייט דורך רעדוקציע:
\[ \text{Cu}^{2+} (aq) + 2e^- \rightarrow \text{Cu (s)} \]
די גאַנצע רעדאָקס רעאַקציע אין אַ וואָלטאַישער צעל איז:
[\text{Zn(s)} + \text{Cu}^{2+} (aq) \rightarrow \text{Zn}^{2+} (aq) + \text{Cu(s)} \]
ווייטער, וועלן מיר אויסרעכענען דעם צעל פּאָטענציעל חילוק:
\[ E_{\text{cell}} = E^o_{\text{cathode}} – E^o_{\text{anode}} \]
דימאַנאַ:
– די קאַטאָדע איז די עלעקטראָד וואו רעדוקציע (Cu) פּאַסירט.
– די אנאדע איז די עלעקטראד וואו אקסידאציע (Zn) פאסירט.
אַזוי אַז,
\[ E_{\text{sel}} = 0.34 \, \text{V} – (-0.76 \, \text{V}) \]
\[ E_{\text{sel}} = 0.34 \, \text{V} + 0.76 \, \text{V} = 1.10 \, \text{V} \]
באַשרייַבונג:
– די רעאַקציע וואָס פּאַסירט בײַ דער אַנאָדע (Zn):
\[ \text{Zn (s)} \rightarrow \text{Zn}^{2+} (aq) + 2e^- \]
– די רעאַקציע וואָס פּאַסירט בײַ דער קאַטאָדע (Cu):
\[ \text{Cu}^{2+} (aq) + 2e^- \rightarrow \text{Cu (s)} \]
– צעל פּאָטענציעל חילוק (EMF): 1.10 V
-
בייַשפּיל קשיא 2: עלעקטראָליטישע צעל
פראגע:
אין דער עלעקטראָליז פון אַ NaCl לייזונג, באַשטימט די רעאַקציעס וואָס פּאַסירן ביי דער קאַטאָדע און אַנאָדע אויב אַן אינערט עלעקטראָד, אַזאַ ווי פּלאַטינום (Pt), ווערט גענוצט. רעכנט אויס די גאַנצע אָפּצאָל וואָס איז נויטיק צו פּראָדוצירן 1 גראַם Cl2. (ArCl = 35.5)
פֿאַרעפֿנטלעכט:
דער ערשטער שריט איז צו אויפשרייבן די רעאקציעס וואס פאסירן ביי יעדער עלעקטראד אין דער NaCl זאלץ לייזונג.
– בײַ דער קאַטאָדע (רעדוקציע):
אין דעם פּראָצעס, וועלן H+ יאָנען פֿון וואַסער ווערן רידוסט:
\[ 2ה_2אָ(ל) + 2ע^- \rightarrow ה_2(ג) + 2אָה^-(אַק) \]
– ביי דער אנאד (אקסידאציע):
דער Cl- יאָן וועט דורכגיין אַקסאַדיישאַן צו ווערן Cl2 גאַז:
\[ 2Cl^-(אַק) \rightarrow Cl_2(g) + 2e^- \]
גאַנץ רעאַקציע:
אַזוי די גאַנצע רעאַקציע וואָס פּאַסירט אין דער עלעקטראָליז פון NaCl לייזונג איז:
\[ 2NaCl(aq) + 2H_2O(l) \rightarrow 2NaOH(aq) + H_2(g) + Cl_2(g) \]
צו רעכענען די לאדונג וואס איז נויטיג צו פראדוצירן 1 גראם פון Cl2, דארפן מיר באשטימען די צאל מאלן פון Cl2:
מאַסע פון Cl = 1 גראַם
[\text{ArCl}_2 = 2 × 35.5 = 71 \text{ גראַם/מאָל} \]
\[ \text{נומער פון מאָלן פון Cl}_2 = \frac{1}{71} \text{ מאָל} \]
באַזירט אויף דער רעאַקציע גלייכונג ביי דער אַנאָדע, ווערט 1 מאָל Cl2 פּראָדוצירט פֿון 2 מאָל עלעקטראָנען:
\[ 2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^- \]
מיט אנדערע ווערטער, 1 מאָל פון Cl2 דאַרף 2 מאָל פון עלעקטראָנען.
נומער פון מאָלן פון עלעקטראָנען:
\[ \text{נומער פון מאָלן פון עלעקטראָנען} = 2 \times \frac{1}{71} = \frac{2}{71} \text{ מאָל} \]
די פארלאנגטע לאדונג קען אויסגערעכנט ווערן מיטן פאראדיי ווערט (F = 96485 C/mol e^-):
\[ Q = n \מאל F \]
[Q = (2/71 מאָל רעכטס) × 96485 C/מאָל]
\[ ק = 2718 \טעקסט{ C} \]
באַשרייַבונג:
– רעאַקציע בײַ דער קאַטאָדע:
\[ 2ה_2אָ(ל) + 2ע^- \rightarrow ה_2(ג) + 2אָה^-(אַק) \]
– רעאַקציע בײַ דער אַנאָדע:
\[ 2Cl^-(אַק) \rightarrow Cl_2(g) + 2e^- \]
– די גאַנצע אָפּצאָל וואָס איז נויטיק צו פּראָדוצירן 1 גראַם פון Cl2 איז 2718 C.
-
בייַשפּיל 3: נערנסט באַציִונג און נישט-סטאַנדאַרט באַדינגונגען
פראגע:
רעכנט אויס דעם פּאָטענציאַל פֿון אַ וואָלטאַישער צעל געמאַכט פֿון Ag/Ag+ עלעקטראָדן מיט אַ זילבער־יאָן קאָנצענטראַציע פֿון 0.1 M און Zn/Zn2+ עלעקטראָדן מיט אַ קאָנצענטראַציע פֿון 0.01 M. דער נאָרמאַלער עלעקטראָד פּאָטענציאַל איז:
\[ E^o_{\text{Ag}^{+}/\text{Ag}} = +0.80 \, \text{V} \]
\[ E^o_{\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}} = -0.76 \, \text{V} \]
פֿאַרעפֿנטלעכט:
דער ערשטער שריט איז צו שרייבן אַראָפּ די רעאַקציעס וואָס פּאַסירן:
– אקסידאציע ביים אנאד (Zn):
\[ \text{Zn (s)} \rightarrow \text{Zn}^{2+} (aq) + 2e^- \]
– רעדוקציע ביים קאַטאָדע (Ag):
\[ \text{Ag}^{+} (aq) + e^- \rightarrow \text{Ag (s)} \]
גאַנץ רעאַקציע:
\[ \text{Zn (s)} + 2\text{Ag}^{+} (aq) \rightarrow \text{Zn}^{2+} (aq) + 2\text{Ag (s)} \]
באַזירט אויף דער נערנסט גלייכונג:
\[ E_{\text{Cell}} = E^o_{\text{Cell}} – \left( \frac{0.0592}{n} \right) \log \left( \frac{[\text{product}]}{[\text{reactant}]} \right) \]
דימאַנאַ:
\[ n = 2 \]
ערשטנס, רעכנט אויס E^o_{\text{Sel}}:
\[ E^o_{\text{Sel}} = E^o_{\text{Ag}^{+}/\text{Ag}} – E^o_{\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}} \]
\[ E^o_{\text{Sel}} = 0.80 \, \text{V} – (-0.76 \, \text{V}) \]
\[ E^o_{\text{Cell}} = 1.56 \, \text{V} \]
ווייטער, רעכנט אויס דעם אמתן צעל פּאָטענציאַל ביי דער געגעבענער קאָנצענטראַציע:
[E_{Sel}} = 1.56 \, \text{V} – \left( \frac{0.0592}{2} \right) \log \left( \frac{[\text{Zn}^{2+}]}{[\text{Ag}^{+}]^2} \right) \]
[E_{Sel}} = 1.56 \, \text{V} – \left( \frac{0.0592}{2} \right) \log \left( \frac{0.01}{(0.1)^2} \right) \]
[E_{\text{Sel}} = 1.56 \, \text{V} – 0.0296 \log \left( \frac{0.01}{0.01} \right) \]
\[ E_{\text{Cell}} = 1.56 \, \text{V} \]
באַשרייַבונג:
– די רעאַקציעס וואָס פּאַסירן ביי דער אַנאָדע און קאַטאָדע בלייבן די זעלבע
– דער צעל פּאָטענציאַל מיט אַ געגעבענער קאָנצענטראַציע איז 1.56 V
דיזער אַרטיקל ווייזט ווי צו סאָלווען עטלעכע טיפּן פּראָבלעמען אין עלעקטראָכעמיע, אַרייַנגערעכנט פּראָבלעמען וואָס האָבן צו טאָן מיט וואָלטאַישע צעלן, עלעקטראָליטישע צעלן, און קאַלקולאַציעס ניצנדיק די נערנסט גלייכונג. א גרינטלעכע פארשטענדעניש פון די פּרינציפּן הינטער רעדאָקס רעאַקציעס און די מעגלעכקייט צו נוצן עלעקטראָכעמישע דאַטן זענען וויכטיק פֿאַר הצלחה אין סאָלווען די טיפּן פּראָבלעמען.
