Nernst egyenlet
Bármilyen redox reakció előforduló az elektrolit oldatban, lehet egy elektromos energia forrása. Például, ha a megoldás a só vas Fe 3+ (FeCl3) oldatot túlfeszültség-jodid (KJ), az oldat színe zöldre miatt a fejlődése szabad jód:
2Fe 3+ + 2J - ® 2Fe 2+ + J2.
Ez közötti redox-reakciók a vas Fe 3+ ionok és jodidionokat végezhetjük úgy, hogy a jodid-ionokat adta elektronok Fe 3+ ionok nem közvetlenül, hanem a fém vezetővel. Erre a célra, konténerek tartalmazó oldatokkal Fe 3+ ionok és J -. merített inert (szén vagy platina) elektródok és a külső rövid (fémvezeték) és egy belső (másodlagos elektrolit oldat) lánc. Hasonló eszközök átalakítására kémiai reakcióval energiát elektromos energiává nevezzük elektrokémiai cellák. Az elektronok leadott jodid ionok az elektróda, átfolyik a fém vezetővel, hogy az elektróda az oldatban bemerítve, Fe 3+ sók. Jodidionok, amely az elektronok oxidált:
Az ionok Fe 3+. elfogadó elektronok visszaállítani:
2Fe 3+ 2 e - ® 2Fe 2+.
Eljárások jodidionok oxidációja és redukciója Fe 3+ ionok Fe 2+ előfordulnak a felületén inert elektródák. Lehetséges, amely akkor fordul elő közötti határfelületen inert elektród és az oldatot tartalmazó oxidált és csökkenti formák úgynevezett redox egyensúlyi potenciálja.
A redox potenciál határozza meg az anyag jellegétől és koncentrációjától függ az oxidáló és redukáló formái a pH és az oldat hőmérséklete. Ez a függőség fejezi ki a Nernst-egyenlet
j = j a + R × T / (n × F) × ln ([Ox] / [Red]),
ahol a j - szabványos elektronikus potenciált - a lehetséges az elektród folyamat koncentrációban (pontosabban, az aktivitás) az összes részt vevő anyagokat, egyenlő eggyel, és az oldat hőmérséklete 25 ° C = 298 K; R - gázállandó. 8,31 J / (mol × K); T az abszolút hőmérséklet; n - az elektronok száma ad egy elektron redukálószerrel közömbös való átmenetnél az oxidációs és a forma egy oxidálószer hozott való átmenetnél a redukáló alakja; F - Faraday-állandó, 96500 C / mól; [Ox] és [Red] - moláris koncentrációját (pontosabban, az aktivitás) az anyagok a folyamatban részt vevő egy oxidáló [Ox] és redukáló [Red] formák.
A redox-potenciál a reakció perspektivikus nézetben, amely
A Nernst-egyenlet határozza meg a kapcsolat
Különösen a Nernst-egyenlet egy redox redukciós reakció permanganát-ion savas közegben
fog keresni
J = j o + R × T / (5 × F) × ln (([MnO4 -] × [H +] 8) / [Mn 2+]).
Szabványos redoxpotenciálok egyes rendszerek, mért relatív a standard hidrogén elektród látható az asztal végén a gyűjtemény.
Ha két elektrokémiai rendszer létrehozásához galvanikus elem, majd amikor az elektronok spontán mozog egy elektrokémiai rendszer egy alacsonyabb érték az elektród potenciálja a rendszer a nagyobb az értéke, azaz a az elektromos áram. A maximális feszültség értéke az ilyen elem nevezzük elektromotoros erőt (EMF).
Ha a koncentráció (több aktív) anyag részt vesz a IAD, egyenlő eggyel, m. E. betartotta a standard körülmények között, az EMF elem úgynevezett annak standard elektromotoros erő. kikötve E o, és egyenlő a különbség standardpotenciál az oxidálószer és redukálószer, például, ha gyűjtjük az elektrokémiai cella, amely működik az oxidáció következtében a jodid-ionokat ionok Fe 3+. Az EMF volna az értékét
E o = E o (Fe 3+ / Fe 2+) - E o (J2 / 2J -) = + 0,77-0,54 = + 0,23 B.
Összefoglalva, a redox reakció spontán végbemehet, ha a redox-potenciál a rendszer magában az oxidálószer nagyobb, mint járó rendszerek egy redukálószer, azaz. E. A EMF a sejt, kialakult a félcella lesz pozitív értéket . Például, a fenti reakcióban redukáljuk hasonló körülmények között, a standard, amely képes spontán szivárgás, t. K. E o = 0,23 V, míg az oxidációs a bromid ionok Fe 3+ ionok lehetetlen, mert
E o = E o (Fe 3+ / Fe 2+) - E o (Br2 / 2Br -) = + 0,77-1,08 = -0,31B<0.
A bróm egy erősebb oxidálószer, mint a ionok Fe 3+. Ezzel szemben, a bróm ionok oxidálja Fe 2+ Fe 3+. T. A. E E reakció pozitív:
2Fe 2+ + Br 2 ® 2Fe 3+ + 2Br -
E o = E o (Br2 / 2Br -) - E o (Fe 3+ / Fe 2+) = +1,08 - 0,77 = + 0,31B
Így, a nagysága a EMF is lehet megítélni az áramlás irányában redox reakciók - a reakció abban az irányban, amelyben az elektrokémiai rendszer egy nagyobb elektród potenciál működik az oxidálószer (EMF> 0).