الدرس: 4-7-4 حساب جهد الخلية القياسي

حساب جهد الخلية القياسي

كيفية كتابة التفاعل العام للخلية الكلفانية:

1. أكتب معادلة تفاعل التأكسد (عند الأنود).
2. أكتب معادلة تفاعل الاختزال (عند الكاثود).
3. عدد الإلكترونات المفقودة = عدد الإلكترونات المكتسبة وإذا لم تكن كذلك نأخذ المضاعف المشترك الأصغر مع ملاحظة عدم تغيير قيمة جهد القطب وإن قيمة جهد القطب تبقى ثابتة لأن الجهد من الخواص المركزة التي لا تعتمد على كمية المادة المشتركة في التفاعل إنما تعتمد على تركيز أيوناتها في محلول القطب).
4. اجمع معادلتي الأكسدة والاختزال.
5. لإيجاد جهد الخلية القياسي طبق العلاقة:

${\mathbf{E}}^0\text{ cell }={\mathbf{E}}^0\text{ anode }+{\mathbf{E}}^0\text{ cathode }$

أكتب تفاعلات نصفي خلية دانيال في الشكل وتفاعلها العام واحسب جهد الخلية القياسي إذا علمت أن جهود الاختزال القياسية E_Cu²⁺/Cu=+0.34V وE _Zn²⁺/Zn = - 0.76V_؟

نختار النحاس قطباً للكاثود كون جهد اختزاله أعلى من جهد اختزال الخاصين، بينما الخارصين أنوداً ونقلب إشارة جهد اختزاله.

$\begin{array}{r}{\mathrm{Cu}}^{++}+2{\mathrm{e}}^{-}\to \mathrm{Cu}{\mathrm{E}}^0\text{ cathode }=+0.34\mathrm{V}\\ \\ \mathrm{Zn}\to {\mathrm{Zn}}^{2+}+2\mathrm{e}{\mathrm{E}}^0\text{ anode }=+0.76\mathrm{V}\end{array}$

بالجمع:

${\mathrm{Cu}}^{++}+\mathrm{Zn}\to \mathrm{Cu}+{\mathrm{Zn}}^{2+}$

$\begin{array}{r}{\mathbf{E}}^0\text{ cell }={\mathbf{E}}^0\text{ anode }+{\mathbf{E}}^0\text{ cathode }\\ \\ {{\mathrm{E}}^0}_{\text{cell }}=(+0.76\mathrm{V})+(+0.34\mathrm{V})=1.1\mathrm{v}\\ \end{array}$

احسب جهد الخلية القياسي لخلية تم عملها من قطب الكادميوم Cd المغمور في محلول 1M من نترات الكادميوم وقطب الكروم المغمور في 1M من نترات الكروم إذا علمت أن جهود الاختزال القياسية E_{Cd⁺⁺ / Cd}=-0.40 V و E _{Cr ³⁺ / Cr} = - 0.74 V؟

نختار قطب الكادميوم كاثوداً لأنه أعلى جهد اختزال، بينما يصبح قطب الكروم أنوداً:

$\begin{array}{r}2\mathrm{Cr}\to 2{\mathrm{Cr}}^{3+}+6{\mathrm{e}}^{-}{\mathrm{E}}^0\text{ anode }=+0.74\mathrm{V}\\ \\ 3{\mathrm{Cd}}^{++}+6{\mathrm{e}}^{-}\to 3{\mathrm{CdE}}^0\text{ cathode }=-0.40\mathrm{V}\\ \end{array}$

$\begin{array}{r}2\mathrm{Cr}+3{\mathrm{Cd}}^{++}\to 2{\mathrm{Cr}}^{3+}+3\mathrm{Cd}\\ \\ {\mathbf{E}}^0\text{ cell }={\mathbf{E}}^0\text{ anode }+{\mathbf{E}}^0\text{ cathode }\\ \\ E_{\text{cell }}^0=(+0.74)+(-0.40)=+0.34\mathrm{V}\\ \end{array}$