Hvordan finder du ligevægtskonstant ved hjælp af standardreduktionspotentialer?

1. Bestem standardcellepotentialet (E ° celle):

* Identificer halvreaktionerne: Opdel den samlede reaktion i dens oxidation og reduktion af halvreaktioner.

* Slå op på standardreduktionspotentialerne (E °): Find standard reduktionspotentialer for hver halvreaktion i en tabel med standard reduktionspotentialer. Husk, at standardreduktionspotentialet for den omvendte reaktion er den negative af den fremadgående reaktion.

* Beregn E ° celle:

* e ° celle =E ° (reduktion) - E ° (oxidation)

* Hvis du vender en halvreaktion for at få den til at passe til den samlede reaktion, skal du huske at ændre tegn på dens E ° -værdi.

2. Beregn ligevægtskonstanten (K):

* Brug Nernst -ligningen: Denne ligning relaterer standardcellepotentialet (E ° celle) til ligevægtskonstanten (K) og temperatur (T):

* e ° celle =(rt/nf) * ln (k)

* Hvor:

* R er den ideelle gaskonstant (8.314 j/mol · k)

* T er temperaturen i Kelvin

* n er antallet af mol, der er overført i den afbalancerede reaktion

* F er Faradays konstante (96.485 c/mol)

* Løs for K: Omarranger ligningen for at løse for K:

* k =exp (nfe ° celle / rt)

Eksempel:

Lad os sige, at du vil finde ligevægtskonstanten for følgende reaktion ved 298 K:

zn (s) + cu²⁺ (aq) ⇌ zn²⁺ (aq) + cu (s)

* halvreaktioner:

* Oxidation:Zn (S) → Zn²⁺ (aq) + 2e⁻ (e ° =+0,76 V)

* Reduktion:Cu²⁺ (aq) + 2e⁻ → Cu (s) (e ° =+0,34 V)

* e ° celle:

* E ° celle =E ° (reduktion) - E ° (oxidation) =+0,34 V - (+0,76 V) =-0,42 V

* k:

* K =exp (nfe ° celle / rt) =exp ((2 mol) (96485 c / mol) (-0,42 V) / (8,314 J / mol · K) (298 K))

* K ≈ 1,1 x 10⁻¹⁴

Vigtige noter:

* Standardreduktionspotentialerne gives normalt ved 25 ° C (298 K). Hvis temperaturen er forskellig, skal du bruge Nernst -ligningen med den passende temperatur.

* Ligevægtskonstanten vil være stor (K> 1) for reaktioner med en positiv E ° -celle, hvilket indikerer, at produkterne er foretrukket i ligevægt. For reaktioner med en negativ E ° -celle (K <1) favoriseres reaktanterne ved ligevægt.

* Ligevægtskonstanten er uafhængig af de indledende koncentrationer af reaktanter og produkter. Det afhænger kun af temperaturen og standardcellepotentialet.

Husk at altid kontrollere dine enheder og sikre, at værdierne er i overensstemmelse med den anvendte ligning.