Metallerin Asitlere Karşı Davranışı
Yükseltgenme : M(k) → M2+(aq) + 2 e-
İndirgenme : 2 H+(aq) + 2 e- → H2(g)
----------------------------------------------
Net Tepkime : M(k) + 2 H+(aq) → M2+(aq) + H2(g)
E°pil = E°H+/H2 - E°M2+/M = 0 V - E°M2+/M = - E°M2+/M
Standart potansiyelleri negatif olan metaller yukarıdaki eşitlikte pozitif E°pil değerlerini verirler. Bu metaller asidik çözeltilerden H2(g) açığa çıkarmalıdır.
E°pil ile K Arasındaki İlişki
ΔG ve E°pil arasında bir ilişki ile ΔG° ve K arasındaki ilişki birleştirilebilir.
ΔG° = -RT ln K = -nF E°pil
Ve bu nedenle,
E°pil = (RT / nF) ln K
Yukarıda R nin değeri 8,3145 J mol-1K-1 ve n tepkimede aktarılan elektron sayısını gösterir. Sonuç olarak, sıcaklığı 25°C = 298 K olarak belirlediğimizde (elektrot potansiyelleri genellikle bu sıcaklıkta tayin edilir). Bu eşitlikte “RT/F” yerine 0,025693 J/C = 0,025693 V dur.
E°pil = (0,025693 V / n) ln K
04. Epil in Derişime Bağımlılığı
ΔG = ΔG° + RT ln Q
ΔG ve ΔG° yerine –nF Epil ve –nF E°pil yerleştirebiliriz.
-nF Epil = -nF E°pil + RT ln Q
Her terimi –nF ile bölersek aşağıdaki eşitliğe ulaşırız.
E° = E°pil – (RT / nF) ln Q
Yukarıdaki eşitlik Nernst tarafından önerilmiştir. Nernst eşitliğini doğal logaritmayı genel logaritmayla değiştirerek elde edebiliriz. (ln Q = 2,3026 log Q).
Epil = E°pil – (2,3026RT / nF) log Q
Nernst eşitliğinin son şekli aşağıdaki gibidir.
Epil = E°pil – (0,0592 V / n) log Q
Nernst eşitliğindeki Q simgesinde saf katı ve sıvılar için α = 1, gazların etkinlikleri yerine kısmi basınçlar (atm) ve çözelti bileşenlerinin etkinlikleri yerine molariteler kullanılır.
Derişim Pilleri
Bir derişim pili aynı elektrotlu fakat farklı iyon derişimli iki yarı-hücreden meydana gelir. Elektrotlar aynı olduğundan standart yarı-hücre potansiyelleri sayısal olarak aynı ve biri diğerinden çıkarıldığında E°pil = 0 değerini verir. Bununla birlikte iyon derişimlerindeki farklılık yarı-hücreler arasında bir potansiyel farkına sebep olur. Bir derişim pilindeki değişme daima derişik çözeltiden daha seyreltik çözelti ve seyreltik çözeltiden daha derişik çözelti oluşturacak yöndedir. Bir derişim pilinde elektrik üretimini, karışma işlemindeki entropi artışının doğal eğilimi olarak kullanırız.Hidrojen elektrotunun yapılması ve kullanılması zordur. Pt metal düzeyi özel olarak hazırlanmalı ve korunmalı, gaz basıncı kontrol edilmeli, elektrot kuvvetli yükseltgen ve indirgen maddelerin bulunduğu ortamda asla kullanılmamalıdır. Cam elektrot genelde laboratuvar pH metrelerinde kullanılır.
|