للوصول السريع إلى الدروس والاختبارات..

حمل تطبيق دراستي من متجر جوجل

الدرس: 4-9-8 اعتماد جهد الخلية على التركيز (معادلة نيرنست)

اعتماد جهد الخلية على التركيز (معادلة نيرنست)

هي معادلة تربط جهد الخلية بفعالية وظروف المواد المتفاعلة والغرض من استخدامها هو لحساب جهد قطب أو جهد خلية غير قياسي وذلك عندما يكون تركيز الأيونات لا يساوي واحد مولاري، وفي درجات الحرارة المختلفة.

$E_{Cell} = E^{0} Cell - \frac{RT}{n F} \ln Q$

$R = 8.314 J / mol . k, F = 96500 C / mol$ (للحفظ).

T: تمثل درجة الحرارة المطلقة.

Q= $\frac{تركيز الايونات الناتجة}{تركيز الايونات المتفاعلة}$

وعند درجة 25C يمكن كتابة معادلة نيرنست بالشكل الآتي:

$E_{Cell} = E^{0} Cell - \frac{0.0592}{n} \log Q$

$E_{Cell} = E^{0} Cell - \frac{0.026}{n} \ln Q$

تعتبر فعالية المواد الصلبة أو الغازية ثابتة (تساوي واحد).

عند تطبيق معادلة نيرنست على القطب لحساب جهده، يفضل كتابة معادلة تفاعل اختزال ذلك القطب.
عند تطبيق معادلة نيرنست على خلية فولتائية لحساب جهدها، نتبع ما يأتي:

نكتب التفاعل العام للخلية.
نحسب جهد الخلية القياسي.
عند ربط قطبين لنفس العنصر ويختلفان في تركيزهما، نجعل المحلول ذو التركيز الواطئ أنوداً، والمحلول ذو التركيز العالي كاثوداً.
في الخلايا غير القياسية يتم التأكد من تلقائية أو لا تلقائية التفاعل وذلك عن طريق حساب جهد الخلية غير القياسي، ولا يمكن الاعتماد على جهد الخلية القياسي لتحديد ذلك.

يزداد جهد الخلية الفولتائية عند زيادة تركيز المواد المتفاعلة أو انخفاض تركيز المواد الناتجة؟

لأن زيادة تركيز المواد المتفاعلة يعني زيادة تركيز الأيونات التي تعاني اختزالاً بمعنى آخر زيادة تركيز قطب الكاثود وحيث أن جهد القطب يتناسب طردياً مع التركيز، عليه يزداد جهد الاختزال وبالتالي زيادة المجموع الجبري لجهدي التأكسد والاختزال، أما انخفاض تراكيز المواد الناتجة فيعني انخفاض تركيز قطب الأنود فيقل جهد اختزاله أي يزداد جهد تأكسده وبالتالي زيادة المجموع الجبري لجهدي التأكسد والاختزال.

علل: قياسات فرق الجهد يجب تكون بين قطبي الخلية؟

بسبب استحالة الحصول على عملية تأكسد بصورة مستقلة دون عملية اختزال وبالعكس.

قابلية القطب الفلزي على توليد الإلكترونات ............. بازدياد تركيز أيون الفلز في المحلول.

تزداد.
تقل.
لا تتأثر.
لا علاقة لها.

ما تأثير تغير تراكيز محاليل الأقطاب في الخلايا الكلفانية على قيمة جهدها؟

عند زيادة تركيز محلول قطب الأنود يزداد جهد اختزاله ويقل جهد أكسدة فيقل فرق الجهد بين القطبين فيقل جهد الخلية، وعند انخفاض تركيزه فيقل جهد اختزاله ويزداد جهد تأكسده فيزداد فرق الجهد وبالتالي يزداد جهد الخلية.
عند زيادة تركيز محلول قطب الكاثود يزداد جهد اختزاله فيزداد فرق الجهد بين القطبين ويزداد جهد الخلية وعند انخفاض تركيزه يقل جهد اختزاله فيقل فرق الجد ويقل جهد الخلية.

هل يمكن لخلية فولتائية قطبيها من نفس العنصر أن تولد تياراً؟ وكيف؟

يعتمد توليد التيار فيما إذا كان هناك فرق بين جهدي قطبي الخلية وعليه:

إذا كان تركيز القطبين متساويين فتكون جهود الأقطاب متساوية فلا ينشأ فرق جهد ولا تتولد قوة دافعة كهربائية ولا يتولد تيار.
إذا كان تركيزهما غير متساويين فيكون جهدي قطبيهما غير متساويين فينشأ فرق جهد وتتولد قوة دافعة كهربائية ويتولد تيار.

باستخدام الخلية الكلفانية الموضحة في الشكل أدناه في تجربة وجد إن E_cellللخلية تساوي 0.73V عند 25C. افترض أن Zn²⁺] = 0.1 M] وضغط غاز الهيدروجين 1atm احسب التركيز المولاري لأيونات ⁺H، إذا علمت أن Eo_Zn2+/Zn= -0.76 V.

نحدد الأنود والكاثود أولاً فمن الرسم المجاور يتبين أن الخارصين هو الأنود والهيدروجين هو الكاثود.

$\begin{array}{ll} Z_{(S)} ⟶ {Zn}_{(a q)}^{+ 2} + 2^{e^{-}} E_{anode}^{o} = + 0.76 V \\ 2 H_{(a a)}^{+} + 2^{e^{-}} ⟶ E_{cathode} = + 0.0 V \end{array}$

$\begin{aligned} {Zn}_{(S)} + 2 H_{(a q)}^{+} ⟶ {Zn}_{(a q)}^{+ 2} + H_{2 (a q)} \\ E_{cell}^{o} = E_{anode}^{o} + E_{cathode}^{o} = + 0.76 + 0.0 = + 0.76 V \end{aligned}$

نحسب تركيز ⁺H:

$\begin{matrix} E_{cell} = E_{cell}^{o} - \frac{0.026}{n} \ln \frac{[{Zn}^{2 +}]}{{[H^{+}]}^{2}} \\ 0.73 = 0.76 - \frac{0.026}{2} \ln \frac{(0.1)}{{[H^{+}]}^{2}} \end{matrix}$

$\begin{aligned} - 0.03 = - 0.013 \ln \frac{(0.1)}{{[H^{+}]}^{2}} \\ \ln \frac{(0.1)}{{[H^{+}]}^{2}} = 2.3 \\ ∵ \ln 10 = 2.3 \\ ∴ \ln \frac{(0.1)}{{[H^{+}]}^{2}} = \ln 10 \\ \frac{(0.1)}{{[H^{+}]}^{2}} = 10 \\ {[H^{+}]}^{2} = 0.01 \\ [H^{+}] = 0.1 M \end{aligned}$

احسب E⁰_cell وEcell وΔG للخلية الآتية:

Mg | Mg²⁺(0.05 M) || Sn²⁺(0.04 M) | Sn

إذا علمت أن جهود الاختزال القياسية:

Eo_Sn2+/Sn=-0.14 V.

Eo_Mg2+/Mg=-2.37 V

نجد E⁰_cell

$\begin{array}{ll} M g_{(S)} ⟶ M g_{(a q)}^{+ 2} + 2^{e^{-}} E_{anode}^{o} = + 2.37 V \\ S n_{(g a)}^{+ 2} + 2^{e^{-}} ⟶ S n_{(S)} E_{oathde}^{o} = - 0.14 V \\ \begin{aligned} M g_{(S)} + S n_{(a q)}^{+ 2} ⟶ M g_{(a q)}^{+ 2} + S n_{(S)} \\ E_{cell}^{o} = E_{anode}^{o} + E_{Cathode}^{o} = 2.37 + (- 0.14) = 2.23 V \end{aligned} \end{array}$

نجد E_cell

$\begin{aligned} E_{cell} = E_{cell}^{o} - \frac{0.026}{n} \ln \frac{[M g^{+ 2}]}{[S n^{+ 2}]} \\ E_{cell} = 2.23 - \frac{0.026}{2} \ln \frac{0.05}{0.04} \\ E_{cell} = 2.23 - 0.013 \ln \frac{5}{4} \\ E_{cell} = 2.23 - 0.013 \ln 1.25 \\ E_{cell} = 2.23 - 0.013 \times 2.3 \log 1.25 \\ E_{cell} = 2.23 - 0.03 \times 0.1 \\ E_{cell} = 2.230 - 0.003 \\ E_{cell} = 2.227 V \\ Δ G = - n F E_{cell} \\ Δ G = - 2 \times 96500 \times 2.227 \\ Δ G = - 429811 J \end{aligned}$

$\begin{aligned} Δ G = - n F E_{cell} \\ Δ G = - 2 \times 96500 \times 2.227 \\ Δ G = - 429811 J \end{aligned}$

نجد ΔG:

$\begin{aligned} Δ G = - n F E_{cell} \\ Δ G = - 2 \times 96500 \times 2.227 \\ Δ G = - 429811 J \end{aligned}$

للوصول السريع إلى الدروس والاختبارات..

حمل تطبيق دراستي من متجر جوجل

فايسبوك

واتساب

تيليجرام

طباعة

للوصول السريع إلى الدروس والاختبارات..

الدرس: 4-9-8 اعتماد جهد الخلية على التركيز (معادلة نيرنست)

اعتماد جهد الخلية على التركيز (معادلة نيرنست)

يزداد جهد الخلية الفولتائية عند زيادة تركيز المواد المتفاعلة أو انخفاض تركيز المواد الناتجة؟

علل: قياسات فرق الجهد يجب تكون بين قطبي الخلية؟

قابلية القطب الفلزي على توليد الإلكترونات ............. بازدياد تركيز أيون الفلز في المحلول.

ما تأثير تغير تراكيز محاليل الأقطاب في الخلايا الكلفانية على قيمة جهدها؟

هل يمكن لخلية فولتائية قطبيها من نفس العنصر أن تولد تياراً؟ وكيف؟

$\begin{matrix} E_{cell} = E_{cell}^{o} - \frac{0.026}{n} \ln \frac{[{Zn}^{2 +}]}{{[H^{+}]}^{2}} \\ 0.73 = 0.76 - \frac{0.026}{2} \ln \frac{(0.1)}{{[H^{+}]}^{2}} \end{matrix}$

$\begin{aligned} - 0.03 = - 0.013 \ln \frac{(0.1)}{{[H^{+}]}^{2}} \\ \ln \frac{(0.1)}{{[H^{+}]}^{2}} = 2.3 \\ ∵ \ln 10 = 2.3 \\ ∴ \ln \frac{(0.1)}{{[H^{+}]}^{2}} = \ln 10 \\ \frac{(0.1)}{{[H^{+}]}^{2}} = 10 \\ {[H^{+}]}^{2} = 0.01 \\ [H^{+}] = 0.1 M \end{aligned}$

احسب E⁰_cell وEcell وΔG للخلية الآتية:

Mg | Mg²⁺(0.05 M) || Sn²⁺(0.04 M) | Sn

إذا علمت أن جهود الاختزال القياسية:

Eo_Sn2+/Sn=-0.14 V.

Eo_Mg2+/Mg=-2.37 V

نجد E⁰_cell

نجد E_cell

$\begin{aligned} Δ G = - n F E_{cell} \\ Δ G = - 2 \times 96500 \times 2.227 \\ Δ G = - 429811 J \end{aligned}$

نجد ΔG:

$\begin{aligned} Δ G = - n F E_{cell} \\ Δ G = - 2 \times 96500 \times 2.227 \\ Δ G = - 429811 J \end{aligned}$

للوصول السريع إلى الدروس والاختبارات..

مشاركة

النقاشات

للوصول السريع إلى الدروس والاختبارات..

الدرس: 4-9-8 اعتماد جهد الخلية على التركيز (معادلة نيرنست)

اعتماد جهد الخلية على التركيز (معادلة نيرنست)

يزداد جهد الخلية الفولتائية عند زيادة تركيز المواد المتفاعلة أو انخفاض تركيز المواد الناتجة؟

علل: قياسات فرق الجهد يجب تكون بين قطبي الخلية؟

قابلية القطب الفلزي على توليد الإلكترونات ............. بازدياد تركيز أيون الفلز في المحلول.

ما تأثير تغير تراكيز محاليل الأقطاب في الخلايا الكلفانية على قيمة جهدها؟

هل يمكن لخلية فولتائية قطبيها من نفس العنصر أن تولد تياراً؟ وكيف؟

Ecell =Ecell o−0.026nln⁡Zn2+H+20.73=0.76−0.0262ln⁡(0.1)H+2

−0.03=−0.013ln⁡(0.1)H+2ln⁡(0.1)H+2=2.3∵ln⁡10=2.3∴ln⁡(0.1)H+2=ln⁡10(0.1)H+2=10H+2=0.01H+=0.1M

احسب E0cell وEcell وΔG للخلية الآتية:

Mg | Mg2+ (0.05 M) || Sn2+(0.04 M) | Sn

إذا علمت أن جهود الاختزال القياسية:

EoSn2+/Sn=-0.14 V.

EoMg2+/Mg=-2.37 V

نجد E0cell

Mg(S)⟶Mg(aq)+2+2e− Eanode o=+2.37VSn(ga)+2+2e−⟶Sn(S) Eoathde o=−0.14VMg(S)+Sn(aq)+2⟶Mg(aq)+2+Sn(S)Ecell o=Eanode o+ECathode o=2.37+(−0.14)=2.23V

نجد Ecell

Ecell =Ecell o−0.026nln⁡Mg+2Sn+2Ecell =2.23−0.0262ln⁡0.050.04Ecell =2.23−0.013ln⁡54Ecell =2.23−0.013ln⁡1.25Ecell =2.23−0.013×2.3log⁡1.25Ecell =2.23−0.03×0.1Ecell =2.230−0.003Ecell =2.227VΔG=−nFEcell ΔG=−2×96500×2.227ΔG=−429811J

ΔG=−nFEcell ΔG=−2×96500×2.227ΔG=−429811J

نجد ΔG:

ΔG=−nFEcell ΔG=−2×96500×2.227ΔG=−429811J

للوصول السريع إلى الدروس والاختبارات..

مشاركة

النقاشات

$\begin{matrix} E_{cell} = E_{cell}^{o} - \frac{0.026}{n} \ln \frac{[{Zn}^{2 +}]}{{[H^{+}]}^{2}} \\ 0.73 = 0.76 - \frac{0.026}{2} \ln \frac{(0.1)}{{[H^{+}]}^{2}} \end{matrix}$

$\begin{aligned} - 0.03 = - 0.013 \ln \frac{(0.1)}{{[H^{+}]}^{2}} \\ \ln \frac{(0.1)}{{[H^{+}]}^{2}} = 2.3 \\ ∵ \ln 10 = 2.3 \\ ∴ \ln \frac{(0.1)}{{[H^{+}]}^{2}} = \ln 10 \\ \frac{(0.1)}{{[H^{+}]}^{2}} = 10 \\ {[H^{+}]}^{2} = 0.01 \\ [H^{+}] = 0.1 M \end{aligned}$

احسب E⁰_cell وEcell وΔG للخلية الآتية:

Mg | Mg²⁺(0.05 M) || Sn²⁺(0.04 M) | Sn

Eo_Sn2+/Sn=-0.14 V.

Eo_Mg2+/Mg=-2.37 V

نجد E⁰_cell

نجد E_cell

$\begin{aligned} Δ G = - n F E_{cell} \\ Δ G = - 2 \times 96500 \times 2.227 \\ Δ G = - 429811 J \end{aligned}$

$\begin{aligned} Δ G = - n F E_{cell} \\ Δ G = - 2 \times 96500 \times 2.227 \\ Δ G = - 429811 J \end{aligned}$