1. Determina il potenziale cellulare standard (cella E °):
* Identifica le mezze reazioni: Abbattere la reazione complessiva nella sua ossidazione e riduzione delle mezze reazioni.
* Cerca i potenziali di riduzione standard (E °): Trova i potenziali di riduzione standard per ogni mezza reazione in una tabella di potenziali di riduzione standard. Ricorda che il potenziale di riduzione standard per la reazione inversa è il negativo della reazione in avanti.
* Calcola la cella E °:
* E ° cellula =E ° (riduzione) - E ° (ossidazione)
* Se inverti una mezza reazione per adattarla alla reazione complessiva, ricorda di cambiare il segno del suo valore E °.
2. Calcola la costante di equilibrio (k):
* Usa l'equazione di Nernst: Questa equazione mette in relazione il potenziale cellulare standard (cellula E °) con la costante di equilibrio (k) e la temperatura (t):
* e ° cell =(rt/nf) * ln (k)
* Dove:
* R è la costante di gas ideale (8.314 J/mol · K)
* T è la temperatura in Kelvin
* n è il numero di moli di elettroni trasferiti nella reazione equilibrata
* F è la costante di Faraday (96.485 c/mol)
* Risolvi per k: Riorganizzare l'equazione da risolvere per K:
* k =exp (nfe ° cell / rt)
Esempio:
Supponiamo che tu voglia trovare la costante di equilibrio per la seguente reazione a 298 K:
zn (s) + cu²⁺ (aq) ⇌ zn²⁺ (aq) + cu (s)
* Mezze reazioni:
* Ossidazione:Zn (S) → Zn²⁺ (aq) + 2e⁻ (E ° =+0,76 V)
* Riduzione:Cu²⁺ (aq) + 2e⁻ → Cu (s) (E ° =+0.34 V)
* E ° Cella:
* E ° cella =E ° (riduzione) - E ° (ossidazione) =+0,34 V - (+0,76 V) =-0,42 V.
* K:
* K =exp (nfe ° cella / rt) =exp ((2 mol) (96485 c / mol) (-0.42 V) / (8.314 J / mol · K) (298 K))
* K ≈ 1.1 x 10⁻¹⁴
Note importanti:
* I potenziali di riduzione standard sono generalmente somministrati a 25 ° C (298 K). Se la temperatura è diversa, è necessario utilizzare l'equazione di Nernst con la temperatura appropriata.
* La costante di equilibrio sarà grande (K> 1) per le reazioni con una cellula E ° positiva, indicando che i prodotti sono favoriti all'equilibrio. Per le reazioni con una cellula E ° negativa (K <1), i reagenti sono favoriti in equilibrio.
* La costante di equilibrio è indipendente dalle concentrazioni iniziali di reagenti e prodotti. Dipende solo dalla temperatura e dal potenziale cellulare standard.
Ricorda di controllare sempre le tue unità e assicurarti che i valori siano coerenti con l'equazione utilizzata.
