Κατηγορία 6:


  Στο ακόλουθο γαλβανικό στοιχείο, το δυναμικό στους 25οC βρέθηκε 0,438 V.
  (-) Pt, Η2 (p = 1 atm) | HCl (0,017 M) | AgCl(s) | Ag (s) (+)
  Από τα πειραματικά δεδομένα, να υπολογίσετε τον μέσο συντελεστή ενεργότητας γ± του διαλύματος ΗCl 0,017 Μ.
  

Λύση:

ΒΗΜΑ 1:

  Πώς ορίζεται ο μέσος συντελεστής ενεργότητας γ± του διαλύματος ΗCl;

  ΑΠΑΝΤΗΣΗ: γ± = (γ+ γ-)1/2

ΒΗΜΑ 2:

  Για να βρω το γ±, χρειάζομαι το γ+ και το γ-. Σε ποια σχέση υπεισέρχονται τα γ+ και γ-;

  ΑΠΑΝΤΗΣΗ: a+ = γ+ C+ και a- = γ- C-

ΒΗΜΑ 3:

  Σε ποια εξίσωση της Ηλεκτροχημείας υπεισέρχονται οι ενεργότητες των συστατικών;

  ΑΠΑΝΤΗΣΗ: Στην εξίσωση του Νernst. Άρα πρέπει να εφαρμόσω την εξίσωση του Νernst στη συνολική αντίδραση του γαλβανικού στοιχείου.

ΒΗΜΑ 4:

  Για να βρω τη συνολική αντίδραση του γαλβανικού στοιχείου, πρέπει να βρω τις δύο αυθόρμητες ημιαντιδράσεις του γαλβανικού στοιχείου.

ΒΗΜΑ 5:

  Γράψε τις δύο ημιαντιδράσεις.
  Στο αριστερό ηλεκτρόδιο (άνοδος -, γίνεται οξείδωση):
  ΒΟΗΘΕΙΑ 1 (αντιδρών/προϊόν)
  ΒΟΗΘΕΙΑ 1: Η2(g) → 2H+(aq)

  ΒΟΗΘΕΙΑ 2 (πλήρης ημιαντίδραση)
  ΒΟΗΘΕΙΑ 2: Η2(g) → 2H+(aq) + 2e-

  Στο δεξιό ηλεκτρόδιο (κάθοδος +, γίνεται αναγωγή): :
  ΒΟΗΘΕΙΑ 1 (αντιδρών/προϊόν)
  ΒΟΗΘΕΙΑ 1: AgCl (s) → Ag(s)

  ΒΟΗΘΕΙΑ 2 (πλήρης ημιαντίδραση)
  ΒΟΗΘΕΙΑ 2: AgCl (s) + e- → Ag(s) + Cl-(aq)

ΒΗΜΑ 6:

  Συνδύασε τις δύο ημιαντιδράσεις, μία ημιαντίδραση οξείδωσης και μία αναγωγής ώστε να πάρεις τη συνολική αυθόρμητη αντίδραση στο γαλβανικό στοιχείο (σε ιοντική μορφή):.   ΑΠΑΝΤΗΣΗ (Ιοντική μορφή): 2AgCl(s) + Η2(g) → 2Ag(s) + 2H+ + 2Cl-(aq)

ΒΗΜΑ 7:

  Υπολογισμός του ΔΕο της συνολικής αυθόρμητης αντίδρασης.
  ΒΟΗΘΕΙΑ: Βρες από πίνακες τις τιμές των ΚΔΟΑ για τις δύο ημιαντιδράσεις. και αφαιρώντας τη μικρότερη αλγεβρικά από τη μεγαλύτερη αλγεβρικά τιμή, υπολογίζεις το ΔΕο.
  (Το ΔΕο είναι θετικό αφού αναφερόμαστε στην αυθόρμητη αντίδραση).

ΒΗΜΑ 8:

  Κατάστρωσε την εξίσωση του Nernst για τη συνολική αυθόρμητη αντίδραση και αντικατάστησε τις γνωστές τιμές.
  ΑΠΑΝΤΗΣΗ 9 ΔΕ = ΔΕο - (0,059/2) log [a(Ag)2 a(H+)2 a (Cl-)2 ]/ [a(AgCl)2 p (Η2)]
  0,438 = +0,2223 - (0,059/2) log [1 a(H+)2 a (Cl-)2 ]/ [1 . 1] = +0,2223 - (0,059/2) log [a(H+)2 a (Cl-)2 ]
  0,438 = +0,2223 - (0,059/2) log [a(Ag)2 a(H+)2 a (Cl-)2 ]/ [a(AgCl)2 p (Η2)] = +0,2223 - (0,059) log [a(H+)2a (Cl-)] = +0,2223 - (0,059) log [a(H+)a (Cl-)]
  [Οι ενεργότητες των στερεών συστατικών είναι ίσες με 1)

ΒΗΜΑ 9:

  Αντικατάστησε τώρα τις ενεργότητες με : a+ = γ+ C+ και a- = γ- C-
  ΑΠΑΝΤΗΣΗ 10 0,438 = +0,2223 - (0,059/2) log [a(Ag)2 a(H+)2 a (Cl-)2 ]/ [a(AgCl)2 p (Η2)] = +0,2223 - (0,059) log [γ+ C+ γ- C-] = +0,2223 - (0,059) log [γ+ γ- C+ C-]

ΒΗΜΑ 10:

  Αντικατάστησε το γινόμενο γ+ γ- με τη σχέση του με το/ γ±
  ΑΠΑΝΤΗΣΗ 11 0,438 = +0,2223 - (0,059/2) log [a(Ag)2 a(H+)2 a (Cl-)2 ]/ [a(AgCl)2 p (Η2)] = +0,2223 - (0,059) log [γ±2 C+ C-]

ΒΗΜΑ 11:

  Αντικατάστησε και τις τιμές των συγκεντρώσεων C+ και C- και λύσε ως προς γ± για να βρεις το ζητούμενο.
  ΑΠΑΝΤΗΣΗ 11. 0,438 = +0,2223 - (0,059/2) log [a(Ag)2 a(H+)2 a (Cl-)2 ]/ [a(AgCl)2 p (Η2)] = +0,2223 - (0,059) log [γ±2 ] - (0,059) log [C+ C-]
  0,438 = 0,223 - 2(0,059) log [γ±] - (0,059) log [0,017 0,017-] κ.λπ.

ΒΗΜΑ 12:

  ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΟΣ (Τι τιμή περιμένω να βρω για το γ± ;)
  ΒΟΗΘΕΙΑ 12. Η τιμή του γ± πρέπει να είναι < 1.