18.5
Standart hücre potansiyeli, bir redoks reaksiyonunun spontan olduğunu gösterir ve bir reaksiyon için standart Gibbs serbest enerjisindeki değişikliği meydana getirir. Her iki terim de tepkinin kendiliğindenliğinin bir ölçüsü olduğundan, birbirleriyle ilişkili midir? Bir çinko-bakır galvanik hücrede, 1, 10 Voltluk hücre potansiyeli, hücre tarafından yapılan maksimum elektrik işi olan bir elektron akışına neden olur.
w_max jul cinsinden ölçülür ve coulomb cinsinden aktarılan toplam yük ile volt cinsinden hücre potansiyelinin ürünü olarak ifade edilir. Toplam yük q, reaksiyon sırasında aktarılan elektronların mol sayısı olan n'ye bağlıdır. Çinko-bakır galvanik hücrede 2 mol elektronu çinkodan bakıra aktarılır, yani n 2'ye eşittir.
Toplam yükü elde etmek için, N, 1 mol elektronda bulunan elektrik yükünün büyüklüğü olan Faraday sabiti ile çarpılır:96.485 kulomb. Böylece, çinko-bakır galvanik hücrenin gerçekleştirdiği maksimum elektrik işi, elektronların mollerinden, Faraday sabitinden ve hücre potansiyelinden belirlenir. Burada, elektrik işi için gerekli olan tüm enerji hücrenin kendisi tarafından sağlanır ve sistem, negatif işaret ile gösterilen çevre üzerinde çalışma gerçekleştirir.
Gibbs serbest enerjisinin, bir reaksiyonun işi gerçekleştirmek için mevcut olan enerjisi ile ilişkili olduğunu hatırlayın. Standart durum koşulları altında, Gibbs serbest enerjisindeki değişiklik, bir reaksiyonda üretilen en yüksek iş miktarının bir ölçüsüdür. Böylece, maksimum iş, bir elektrokimyasal reaksiyonun serbest enerji değişiminin belirlenmesine izin vererek ΔG ile ikame edilebilir.
Çinko-bakır reaksiyonu için ΔG, 212 kilojul olup, kendiliğinden olduğunu gösterir. Karşılaştırıldığında, standart hücre potansiyeli 0, 93 Volt olan bir nikel-manganez redoks reaksiyonu, 179 kilojul bir değer verir ve bu da spontan olmadığını gösterir. Standart serbest enerji değişimi aynı zamanda denge sabiti K ile de ilgilidir.
Büyük bir denge sabiti, reaksiyonun ürün tarafında negatif bir ΔG değeri ile korelasyon içinde olduğunu ve bunun tersi olduğunu gösterir. ΔG ile ilişkileri göz önüne alındığında, standart hücre potansiyeli ve denge sabiti de ilişkilidir. Bu ilişki, hücre potansiyeli için bu denklemi çözerek ve ΔG'yi gaz sabiti, sıcaklık ve K'nin doğal logaritma ile ikame ederek elde edilir.
Bir Redoks Reaksiyonunun Termodinamiği
Termodinamik, ısı ve diğer enerji biçimleri arasındaki ilişkiyi ele alan fiziğin dalıdır. Bir elektrokimyasal h…
Telif Hakkı © 2026 MyJoVE Corporation. Tüm hakları saklıdır.