Théories d'un sulfate de cuivre demi-cellule

April 4

Théories d'un sulfate de cuivre demi-cellule


Une simple cellule électrochimique ou galvanique comme une batterie utilise une réaction chimique pour créer un courant électrique. Une cellule de ce type est divisée en deux demi-cellules, dont chacune contient un réactif dans une solution, appelée l'électrolyte. Un type courant de demi-cellule comprend une électrode de cuivre immergée dans un électrolyte de sulfate de cuivre dissous.

Réaction

Aucune réaction aura lieu dans une demi-cellule de sulfate de cuivre par lui-même. Imaginez, cependant, que vous avez connecté un fil de l'électrode de cuivre à une électrode de zinc dans une autre demi-cellule, puis ajouté un "pont de sel" qui a permis le mouvement des charges entre les deux électrolytes. Vous souhaitez maintenant obtenir un courant entre les deux demi-cellules, car une réaction chimique a lieu. Cette réaction implique une oxydation (perte d'électrons) du (gain d'électrons), du cuivre, du zinc et de réduction, bien que les deux moitiés de la réaction ont lieu dans des cellules différentes.

potentiels

Supposons que vous avez mesuré la tension entre les cellules de votre cuivre et demi de zinc en utilisant un voltmètre. En supposant que la concentration de soluté dans les deux est l'une molaire et le cuivre et le zinc sont purs, vous obtenez une valeur proche de +1.10 volts. Si vous mettez la demi-cellule sulfate de cuivre avec une demi-cellule contenant une électrode d'argent et un électrolyte de chlorure d'argent, cependant, vous obtiendrez une tension d'environ 0,12 (encore une fois, en supposant une concentration molaire dans les deux électrolytes). De toute évidence, la tension dépend des deux demi-cellules de votre choix.

potentiels standard

Pour assurer un niveau de comparaison, les chimistes utilisent soi-disant "potentiels standards" mesurées en référence à une "électrode d'hydrogène standard,» ou SHE. Il n'y a rien de particulièrement spécial sur une SHE, en soi; il est juste un point de référence pratique (tout autre demi-cellule aurait pu servir de référence à la place). Par rapport à une SHE, une demi-cellule de sulfate de cuivre a une tension de +0,34 volts, c'est donc son potentiel standard. Pour obtenir le potentiel standard, E °, d'un autre demi-cellule combinée avec la moitié du sulfate de cuivre cellulaire, vous utilisez leurs potentiels standard. Le potentiel standard d'une demi-cellule de zinc, par exemple, est -0.76, donc si vous ajoutez 0,76 et 0,34, vous obtenez 1.10. Le potentiel standard d'une demi-cellule en chlorure d'argent, par contre, est de 0,22, de sorte que le potentiel standard de l'association des deux demi-cellules est de 0,12.

Nernst Equation

potentiels standard sont mesurés à la pression atmosphérique standard en utilisant des électrolytes avec une concentration molaire. Si la concentration de sulfate de cuivre ne sont pas une molaire, cependant, la tension sera différente - ce qui est exactement ce qui va se passer comme une batterie est déchargée. Pour calculer la tension donnée d'autres concentrations, vous pouvez utiliser l'équation de Nernst. A température ambiante, cette équation est connue comme suit: E = E ° - (0,05917 / n) log Q, où n est le nombre d'électrons qui changent de mains au cours de la réaction et Q est le quotient de la réaction. Pour toute réaction wW + xX -> YY + zZ, vous pouvez approcher le quotient de réaction que ([Z] ^ z [Y] ^ y) / ([X] ^ x [W] ^ w), où un certain nombre de entre parenthèses désigne la concentration. Notez, cependant, que si un réactif ou un produit est un solide pur ou d'un liquide pur, il ne semble pas que le quotient de réaction; vous venez de le laisser complètement.