셀 잠재력을 찾는 절차에 깊이 빠져 들기 전에 중요한 용어를 이해해 보겠습니다.
첫 번째 용어는 셀 전위입니다. 세포 전위는 전기 화학적 세포의 반 세포 사이의 전위차이다. 전자가 한 전극에서 다른 전극으로 흐를 수있는 구동력입니다. 세포 전위의 단위는 볼트입니다. 예를 들어, 우리가 2 개의 전극, 아연 및 구리를 복용하면 전자는 아연 반 세포에서 구리 반 셀로 흐릅니다. 세포 전위의 크기는 반 셀에 완전히 의존합니다.
표준 및 비표준 조건
표준 조건은 표준 온도와 압력을 취해야하는 조건입니다. 표준 온도는 273.15K로 간주되며 표준 압력은 105 PA로 간주됩니다. 표준 조건은 일반적으로 반응의 깁스 에너지에 사용되는 표준 상태와 혼동되어서는 안됩니다.
.비표준 조건은 온도가 온도 일 수있는 조건을 나타냅니다.
표준 세포 전위
표준 세포 전위 인 E ° 셀은 대조군을 통해 계산됩니다. 표준 반 세포 전위는 물질의 반 세포를 표준 수소 전극에 연결함으로써 결정된다. 이 표준 수소 전극은 기준 셀로 작용합니다.
기준 수소 전극은 수소 가스가 분해되는 1m H+ 이온을 함유하는 용액에서 백금 전극으로 구성됩니다. 이 반 셀의 잠재력은 할당 된 값이 0입니다. 특정 반 세포가 표준 수소 전극에 연결되면이 조건에서 측정 된 전위는 물질의 표준 반 세포 전위입니다.
산화 및 감소
전기 화학에서는 종종“Redox”라는 단어가 여러 번 발생합니다. 단어는 감소-산화를 의미합니다. 그것은 전자를 분자로 또는 분자로부터 전달하는 것을 포함하는 전기 화학적 공정을 말해서, 따라서 산화 상태를 변경한다. 이 반응은 외부 전압이 적용될 때만 발생합니다.
산화 및 환원은 전기 화학 반응에 관여하는 원자, 분자 또는 이온의 산화 상태에 대해 알려줍니다. 원자가 다른 원자 또는 이온에 전자를 포기하면 산화 상태가 감소한다고합니다. 원자 또는 이온이 전자를 얻는 경우 산화 상태가 증가한다고합니다. 산화 상태의 증가 및 감소는 동시에 발생합니다.
표준 전극 전위
셀의 셀 전위를 예측하기 위해 표준 셀 전위의 표를 사용할 수 있습니다. 이 표는 표준 수소 전극으로 알려져 있습니다. 표준 수소 전극은 반응을 통과합니다
2H + + 2E – → H2
이것은 환원 반응입니다. 그러나, 표준 수소 전극은 다른 전극의 산화/ 환원 전위에 따라 캐소드 및 애노드로서 작용할 수있다. 소금 브리지의 도움으로 전극에 연결하여 셀을 형성 할 수 있습니다. 표준 수소 전극에 연결된 두 번째 전극이 표준 조건에있을 때, 측정되는 셀 전위는 전극의 표준 전위라고도합니다.
음성 또는 양성 감소 전위의 결정
반 세포 전위의 값이 표준 수소 전극에 대해 취해 지므로 양의 감소 전위를 갖는 물질은 H+ 이온에 비해 감소하기가 더 쉽습니다. 부정적인 감소 잠재력을 가진 물질은 감소하기가 더 어렵습니다.
반 세포 반응 :
zn (s) → zn2 + (aq) + 2e–; E ° Zn → Zn2+ =0.76v
캐소드 반 세포 반응
cu2 + (aq) + 2e– → cu (s); e ° Cu2 + + 2e– → Cu (s) =0.34v
전체 반응은 zn (s) + cu2 + → zn2 + (aq) + cu (s)
입니다.e ° 셀 =e ° Zn + E ° Cu =0.76 + 0.34 =1.10v
농도에 대한 세포 전위의 의존성
전해질의 농도와 세포 전위 사이의 관계는 nernst 방정식에 의해 주어집니다.
ecell =e ° 셀-(rt/nf) lnq
Ecell은 비표준 조건 하에서 셀 전위이며, E ° 셀은 표준 조건 하에서 셀 전위입니다. R은 범용 가스 상수이고 F는 Faraday의 상수이며 Q는 반응 지수입니다. rt/f =0.0257 v
의 값따라서 Nernst 방정식은
로 요약됩니다ecell =e ° 셀-(0.0257/n) lnq
결론
이것이 전기 화학 셀의 세포 전위를 찾는 단계입니다. 세포 전위와는 별도로, 우리는 Nernst 방정식을 사용하여 비표준 조건에서 세포 전위를 찾을 수 있습니다.
