Bilim Nedir Son Makaleler

REDOKS TEPKİMELERİNİN İSTEMLİLİĞİ

Tarafından yazılmıştır admin

Ep°pil in Δ ve K gibi termodinamik değerlere nasıl bağlıdır?

Bir galvanik hücrede, kimyasal enerji elektrik enerjisine dönüştürülür. Bu durumda elektrik enerjisi pilin emk i ile hücreden geçen toplam elektrik yükünün (kulon) çarpımıdır.

Elektrik enerjisi = volt X kulon

                              = joule

n, net redoks denkleminde indirgen ile yükseltgen arasında alınıp verilen elektronların mol sayısıdır.

Toplam yük = nF

Burada F, Faraday sabitidir (İngiliz kimyacı ve fizikçi Michael Faraday ın anısına) ve 1 mol elektronun elektrik yüküdür. Deneyler 1 faraday m 96485 kulona ya da yaklaşık olarak 96500 kulona eşdeğer olduğunu göstermiştir. Buna göre;

1 F = 96500 C/mol e

1 J = 1 C X 1 V

olduğundan, Faraday birimi aşağıdaki şekilde de verilebilir.

1 F = 96500 J/V . mol e

Ölçülen emk, hücrenin ulaşabilecek maksimum gerilimdir. Bu değer kimyasal tepkimeden elde edilen maksimum elektrik enerjisini hesaplamada kullanılabilir. Bu enerji elektrik işini (wele) hesaplamada kullanılır.

wele = wmaks

       = -nFEpil

wmaks yapılabilen maksimum iştir. Sağ taraftaki (-) işareti sistem tarafından çevreye yapılan elektrik işini gösterir. Bölüm 18 de serbest enerjiyi, iş yapabilmek için elverişli enerji olarak tanımladık. Serbest enerji değişimi (ΔG), bir tepkimeden elde edilebilen maksimum miktardaki faydalı iştir.

ΔG = wmaks

Buna göre

  ΔG = -nFEpil        (Eşitlik 1) yazabiliriz.

n ve F pozitif değerlerdir ve istemli bir olayda ΔG negatiftir. ΔG nin negatif olabilmesi için Epil pozitif olmalıdır. Tepken ve ürünlerin standart hallerinde bulunduğu tepkimeler için Eşitlik (Eşitlik 1)

  ΔG° =nFE°pil     (Eşitlik 2) şeklinde yazılır.

Şimdi bir redoks tepkimesinin denge sabiti (K) ile E°pil arasındaki bağlantıyı yazabiliriz. Bir tepkimenin standart serbest enerji değişimi denge sabitine ΔG° aşağıdaki gibi bağlıdır.

ΔG° = -RT lnK     (Eşitlik 3)

(Eşitlik 2) ve (Eşitlik 3) birleştirilirse;

nFE°pil = -RT lnK

ve bu eşitlik E°pil için çözülürse,

  E°pil = (RT/nF) lnK     (Eşitlik 4)

T= 298 K de (Eşitlik 4), R ve F değerlerinin eşitlikte yerine yazılmasıyla basitleştirilebilir.

(Eşitlik 5) K nın 10 tabanına göre logaritması alınarak da yazılabilir ve aşağıdaki eşitlik elde edilir.

  E°pil = (0,0592 V/n) logK    (Eşitlik 6)

Eğer ΔG°, K, ya da E°pil değerlerinden birisi bilinirse, diğer ikisi Eşitlik 2, Eşitlik 3 ya da Eşitlik 4 kullanılarak hesaplanabilir (Şekil).

Çizelge de ΔG°, K, ve E°pil arasındaki ilişki ve bir redoks tepkimesinin istemliliği özetlemektedir.

Yazar Hakkında

admin

%d blogcu bunu beğendi: