Àpẹẹrẹ Àwọn Ìbéèrè Tí Ó Ń Jíròrò Nípa Lílo Dáta Tí Ó Ṣeéṣe fún Electrode Standard
Agbara elekitirodu boṣewa (E°) ṣe ipa pataki ninu kemistri, paapaa ni oye awọn iṣe redox ati elekitirokemika. O pese ọna lati ṣe asọtẹlẹ itọsọna awọn iṣe redox ati afiwe awọn agbara ti awọn aṣoju oxidizing ati idinku. Nkan yii yoo ṣafihan awọn apẹẹrẹ pupọ ti lilo data agbara elekitirodu boṣewa lati ṣe afihan lilo rẹ ni awọn ipo gidi-aye.
Ifihan si Awọn Agbara Elektrode Boṣewa
Agbara elekitirodu boṣewa n wiwọn ifarahan ti elekitirodu tabi agbohunsoke lati gba tabi padanu elekitironu labẹ awọn ipo boṣewa (1 M, 1 atm, ati 25°C). Agbara elekitirodu boṣewa ni a fihan ni volts (V) ati pe a maa n fiwe pẹlu agbara elekitirodu hydrogen boṣewa (SHE), eyiti a gba bi 0 V.
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 1: Pípín Ìhùwàsí Lẹ́sẹ̀kẹsẹ̀
Ìbéèrè:
Ṣàyẹ̀wò bóyá ìṣesí tó tẹ̀lé yìí yóò ṣẹlẹ̀ láìròtẹ́lẹ̀:
\[ \text{Zn}^{2+} + \text{Cu} \rightarrow \text{Zn} + \text{Cu}^{2+} \]
Àwọn agbára elekitirodu boṣewa tí a nílò ni:
– \(\text{Zn}^{2+} + 2e^{-} \rightarrow \text{Zn} \) \( E° = -0.76 \, \text{V} \)
– \(\ọrọ {Cu}^{2+} + 2e^{-} \rightarrow \text{Cu} \) \( E° = +0.34 \, \text{V} \)
Ìjíròrò:
1. Ṣàlàyé àwọn ìṣesí ìdajì sẹ́ẹ̀lì:
Idinku iṣe idaji-sẹẹli:
– Ìdáhùn ìfàsẹ́yìn oxidation: \[\text{Zn}^{2+} + 2e^{-} \rightarrow \text{Zn} \, \text{(Ìdínkù, E° = -0.76 V)} \]
– Ìdínkù ìfàsẹ́yìn ìdajì: \[\text{Cu}^{2+} + 2e^{-} \rightarrow \text{Cu} \, \text{(Ìdínkù, E° = +0.34 V)} \]
2. Ìdámọ̀ Ìhùwàsí:
Yi iṣe ti o ni agbara kekere pada ki o le di ifaseyin:
– \[\text{Zn} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2e^{-} \, \text{(Oxidation, E° = +0.76 V)} \]
Àwọn ìṣesí tó kù:
– \[\text{Cu}^{2+} + 2e^{-} \rightarrow \text{Cu} \, \text{(Reduction, E° = +0.34 V)} \]
3. Ṣírò àpapọ̀ E° (Àǹfààní sẹ́ẹ̀lì):
– \[E°_{\text{cell}} = E°_{\text{reduction}} + E°_{\text{oxidation}} = +0.34 \, \text{V} + (+0.76 \, \text{V}) = +1.10 \, \text{V} \]
Níwọ́n ìgbà tí agbára sẹ́ẹ̀lì (E°_{\text{cell}}) jẹ́ rere, ìṣesí yìí jẹ́ àìròtẹ́lẹ̀.
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 2: Pípín Àǹfààní Ìwọ̀ntúnwọ̀nsì
Ìbéèrè:
Ṣírò agbára sẹ́ẹ̀lì fún ìṣesí wọ̀nyí ní ìwọ̀n otútù déédé:
\[ \text{Fe}^{2+} + \text{Ag} \rightarrow \text{Fe} + \text{Ag}^{+} \]
Agbara elekitirodu boṣewa:
– \(\text{Fe}^{2+} + 2e^{-} \rightarrow \text{Fe} \) \( E° = -0.44 \, \text{V} \)
– \(\text{Ag}^{+} + e^{-} \rightarrow \text{Ag} \) \( E° = +0.80 \, \text{V} \)
Ìjíròrò:
1. Ṣàlàyé àwọn ìṣesí ìdajì sẹ́ẹ̀lì:
Idinku iṣe idaji-sẹẹli:
– \[\text{Fe}^{2+} + 2e^{-} \rightarrow \text{Fe} \, \text{(Ìdínkù, E° = -0.44 V)} \]
– \[\text{Ag}^{+} + e^{-} \rightarrow \text{Ag} \, \text{(Ìdínkù, E° = +0.80 V)} \]
2. Ṣe àfihàn ìdajì ìṣesí:
Yi idahun ti o ni iye odi kekere pada (eyiti o ni rere diẹ sii):
– \[\text{Fe} \rightarrow \text{Fe}^{2+} + 2e^{-} \, \text{(Oxidation, E° = +0.44 V)} \]
Àwọn ìṣesí tó kù:
– \[\text{Ag}^{+} + e^{-} \rightarrow \text{Ag} \, \text{(Ìdínkù, E° = +0.80 V)} \]
3. Ṣírò àpapọ̀ E° (Àǹfààní sẹ́ẹ̀lì):
– \[E°_{\text{cell}} = E°_{\text{reduction}} + E°_{\text{oxidation}} = +0.80 \, \text{V} + (+0.44 \, \text{V}) = +1.24 \, \text{V} \]
Agbara sẹ́ẹ̀lì rere kan fihàn pé ìṣesí yìí ń lọ láìròtẹ́lẹ̀ lábẹ́ àwọn ipò tó wọ́pọ̀.
Àpẹẹrẹ 3: Ìṣírò Agbára Gibbs Ọ̀fẹ́
Ìbéèrè:
Pinnu iyipada ninu agbara ọfẹ Gibbs (ΔG) fun iṣe wọnyi:
\[ \text{Al} + \text{Cu}^{2+} \rightarrow \text{Al}^{3+} + \text{Cu} \]
Nítorí agbára elekitirodu boṣewa:
– \(\text{Al}^{3+} + 3e^{-} \rightarrow \text{Al} \) \( E° = -1.66 \, \text{V} \)
– \(\ọrọ {Cu}^{2+} + 2e^{-} \rightarrow \text{Cu} \) \( E° = +0.34 \, \text{V} \)
Ìjíròrò:
1. Ṣàlàyé àwọn ìṣesí ìdajì sẹ́ẹ̀lì:
Idinku iṣe idaji-sẹẹli:
– \[\text{Al}^{3+} + 3e^{-} \rightarrow \text{Al} \, \text{(Ìdínkù, E° = -1.66 V)} \]
– \[\text{Cu}^{2+} + 2e^{-} \rightarrow \text{Cu} \, \text{(Reduction, E° = +0.34 V)} \]
2. Ìdámọ̀ Ìhùwàsí:
Yi iṣe ti o ni agbara kekere pada ki o le di ifaseyin:
– \[\text{Al} \rightarrow \text{Al}^{3+} + 3e^{-} \, \text{(Oxidation, E° = +1.66 V)} \]
Àwọn ìṣesí tó kù:
– \[\text{Cu}^{2+} + 2e^{-} \rightarrow \text{Cu} \, \text{(Reduction, E° = +0.34 V)} \]
3. Ìwọ̀ntúnwọ̀nsì Ẹ̀rọ itanna:
Ṣe deedee iye awọn elekitironi fun iṣe naa:
– 2 \(\text{Al} \rightarrow 2\text{Al}^{3+} + 6e^{-} \) \[\text{(Oxidation, E° = +1.66 V)} \]
– 3 \(\text{Cu}^{2+} + 6e^{-} \rightarrow 3\text{Cu} \) \[\text{(Reduction, E° = +0.34 V)} \]
4. Ṣírò àpapọ̀ E° (Àǹfààní sẹ́ẹ̀lì):
– \[ E°_{\text{cell}} = (+0.34 \, \text{V} \times 3) + (+1.66 \, \text{V} \times 2) \]
Àṣìṣe níbí: Àròpọ̀:
– \[ E°_{\text{cell}} = +0.34 \, \text{V} + +1.66 \, \text{V} = +2.00 \, \text{V}\]
5. Ṣírò ΔG:
Fọ́múlá: \(\Delta G = -nFE_{\text{cell}}\)
– \[n = 6 \, \text{elektroni} \]
– \[F = 96485 \, \text{C/mol} \]
– \[ \Delta G = -6 \igba 96485 \, \ọrọ{C/mol} \igba +2.00 \, \ọrọ{V}\]
– \[ = -1157820 \, \ọrọ{J/mol} \]
– \[ = -1157.82 \, \ọrọ{kJ/mol}\]
Nítorí náà, ΔG tí kò dára fi hàn pé ìṣesí yìí jẹ́ ti ara ẹni.
Ipari
Dátà agbára elekitirodu boṣewa pese ọ̀nà tó wúlò láti sọ àsọtẹ́lẹ̀ ìtọ́sọ́nà tí ìṣe redox yóò tẹ̀síwájú, bí ó ṣe ṣeé ṣe kí ó tẹ̀síwájú, àti ìbáṣepọ̀ rẹ̀ pẹ̀lú ìyípadà nínú agbára Gibbs. Àpẹẹrẹ ìṣòro tó wà lókè yìí ṣàfihàn bí a ṣe lè lo dátà yìí láti pinnu àìròtẹ́lẹ̀ ìṣe redox àti àwọn ìṣirò agbára tó so mọ́ ọn. Fún àwọn akẹ́kọ̀ọ́ tàbí ẹnikẹ́ni tó ń kẹ́kọ̀ọ́ nípa kemistri, lílóye dátà agbára elekitirodu boṣewa àti àwọn ìlò rẹ̀ jẹ́ ìpìlẹ̀ pàtàkì fún òye àwọn ìṣe electrochemical tó díjú sí i.
