Les théories d'un sulfate de cuivre demi-cellule

Un 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 contenant une électrode de cuivre plongé dans un électrolyte de sulfate de cuivre dissout . Réaction

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

Supposons que vous avez mesuré la tension entre les cellules de cuivre et demi de zinc en utilisant un voltmètre . En supposant que la concentration de soluté à la fois est 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 de sulfate de cuivre avec une demi-cellule contenant une électrode d'argent et un électrolyte de chlorure d'argent , cependant , vous obtiendrez une tension de l'ordre de 0,12 (encore une fois , en supposant une concentration molaire dans les deux électrolytes ) . De toute évidence, la tension dépend des deux demi-cellules que vous choisissez .
La
Standard potentiels

Pour assurer un niveau de comparaison , les chimistes utilisent ce qu'on appelle «standard potentiels " évaluation par référence à un " électrode standard à hydrogène , " ou elle . Il n'y a rien de particulièrement spécial sur un SHE, en soi; c'est juste une référence pratique ( toute autre demi-cellule aurait servi de référence à la place ) . Comparé à un 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 °, de toute autre demi-cellule associée à la moitié du sulfate de cuivre cellule , vous utilisez leurs potentiels standard . Le potentiel standard d'un demi-cellule de zinc , par exemple , est -0.76 , si vous ajoutez 0,76 et 0,34 , vous obtenez 1.10 . Le potentiel standard pour une demi-cellule de chlorure d'argent , en revanche , est de 0,22 , de sorte que le potentiel standard pour la combinaison des deux demi-cellules est de 0,12 .
Équation de Nernst

potentiels standard sont mesurées à la pression atmosphérique standard en utilisant des électrolytes avec une concentration molaire . Si la concentration de sulfate de cuivre n'est pas une molaire , cependant, la tension sera différente - et c'est exactement ce qui va se passer comme une batterie s'épuise . Pour calculer la tension étant donné les autres concentrations , vous pouvez utiliser l'équation de Nernst . A température ambiante , cette équation est connue de la façon suivante : 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 ( [ Z ] ^ z [ Y ] ^ y) /( [ X ] ^ x [ W ] ^ w ) , où un nombre entre parenthèses indique la concentration . Notez, cependant, que si un réactif ou un produit est un solide ou un liquide pur pur , il n'apparaît pas dans le quotient de réaction; vous venez de le laisser complètement.