ויקיפדיה

פוטנציאל אלקטרודה תקני – הבדלי גרסאות

עיון אינטראקטיבי בהיסטוריה
→ העריכה הקודמתהעריכה הבאה ←
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
חזותיקוד ויקי
אין תקציר עריכה
ויקיזציה
שורה 1:
'''פוטנציאל אלקטרודה תקני''' (אנגלית: Standard electrode potential) מסומן גם כ-°''E'', הוא ה[[מתח חשמלי|מתח החשמלי]] הנדרש להתרחשות '''תגובת חיזור''' (מסירת [[אלקטרון|אלקטרונים]]) של [[אלקטרודה|האלקטרודה]] (ב[[וולט]]) כפי שנקבע ביחס ל[[אלקטרודת מימן תקנית|חצי תא המימן]] <math>\ \mathrm {H_2/H^+(aq)}</math>, בתנאים תקניים שבהן, [[ריכוז מולרי|ריכוז]] ה[[תמיסה]] האפקטיבי הוא 1 [[מולריות|מולר]], ה[[טמפרטורה]] 25°C, והלחץ הוא 1 [[אטמוספירה (מידה)|אטמוספרהאטמוספירה]].
 
הפוטנציאל מציין [[כוח אלקטרו מניע]] (כא"מ) שהוא '''תכונה פנימית''' (אינטרינזית) של התהליך הכימי, וערכו '''אינו תלוי''' בצורת איזון המשוואה הכימית.
שורה 23:
על פי [[טבלת פוטנציאלי חיזור תקניים|טבלת הפוטנציאלים התקניים]], לחצי תא של [[מימן]] יש פוטנציאל אפס:
 
<math>\ \mathrm {2H_3O^+(aq)+2e^- \rightleftharpoons H_2(g) + 2H_2O \qquad E^0=0.00V}</math>
 
לגבי אותן התגובות, שהפוטנציאל התקני שלהן חיובי (<math>\ \mathrm {E^0>0}</math>), תגובת החיזור היא התגובה שתצא לפועל ותתרחש באופן [[תהליך ספונטני|ספונטני]], כאשר חצי תא זה יחובר לחצי תא של מימן תקני, לדוגמה:
 
<math>\ \mathrm {I_2(aq)+2e^- \rightleftharpoons 2I^-(aq) \qquad E^0=0.54V}</math>
 
כאשר מחברים חצי תא תקני של [[יוד]] לחצי תא תקני של [[מימן]], אכן [[יוד]] מתחזר (הוא מחמצן את ה[[מימן]]). תגובת התא תהיה לכן,
שורה 37:
אם, לעומת זאת, הפוטנציאל התקני של חצי תא, כפי שהוא נתון בטבלה (בצורת חיזור) הוא שלילי (<math>\ \mathrm {E^0<0}</math>), אזי פירושו שבחיבור חצי תא זה לאלקטרודת מימן תקנית, התגובה ההפוכה היא אשר תצא לפועל. נתבונן לדוגמה בחצי תא של [[מגנזיום]]:
 
<math>\ \mathrm {Mg^{+2}(aq)+2e^- \rightleftharpoons Mg(s) \qquad E^0=-2.372V}</math>
 
מכיוון שהפוטנציאל הנוהוא שלילי (יחסית לאלקטרודת מימן) התגובה הנ"ל לא תצא לפועל באופן [[תהליך ספונטני|ספונטני]] כאשר נחבר את חצי התא של [[מגנזיום]] כנגד חצי התא של [[מימן]]. מכאן, התגובה ההפוכה, כלומר - חימצון של [[מגנזיום]], היא אשר תתרחש באופן [[תהליך ספונטני|ספונטני]], והמימן יתחזר בחצי התא השני. אם הופכים את חצי התא של ה[[מגנזיום]], אזי הסימן של <math>\ \mathrm {E^0}</math>משתנה.
 
<math>\ \mathrm {Mg(s) \rightleftharpoons Mg^{+2}(aq)+2e^- \qquad E^0=+2.372V}</math>
 
ותגובה זו תהיה ה[[תהליך ספונטני|תגובה הספונטנית]]. התגובה הכוללת תהיה לכן:
 
<math>\ \mathrm {Mg(s)+2H_30^+(aq) \rightleftharpoons Mg^{+2}(aq)+2H_2O + H_2(g) \qquad E^0=+2.372V}</math>
 
תגובה זו תתרחש מעצמה ותספק פוטנציאל של 2.868 וולט. זאת, כל זמן שריכוזי כל החומרים במערכת הנםהם 1.0 [[ריכוז מולרי|מולר]].
 
ניתן להפוך את כיוון התגובה הנ"ל (ע"יעל ידי אילוץ חיצוני), כך ש[[מגנזיום]] יתחזר ו[[מימן]] יתחמצן. במקרה זה נקבל את התגובה הבאה:
 
<math>\ \mathrm {Mg^{+2}(aq)+2H_2O + H_2(g) \rightleftharpoons Mg(s)+2H_30^+(aq)\qquad E^0=-2.372V}</math>
 
עם פוטנציאל שלילי. כדי שתגובה זו תצא לדרך, אנו חייבים לספק [[מתח חשמלי|מתח]] חיצוני גדול קצת יותר מ-2.372 וולט. תא זה, בו מתרחשת תגובה מאולצת ע"יעל ידי כוח חיצוני, נקרא '''[[תא אלקטרוליטי]]''', בניגוד ל'''[[תא אלקטרוכימי|תא גלווני]]''' (או תא וולטאי), שבו התגובה מתרחשת באופן [[תהליך ספונטני|ספונטני]], והתא מספק לנו מתח ('''[[סוללה חשמלית|סוללה]]'''). מתח זה שאנו משיגים מתגובות [[תהליך ספונטני|ספונטניות]], או אנו משקיעים במעגל כדי לאלץ תגובות להתרחש בניגוד לכיוונן הטבעי, נקרא ה[[כוח אלקטרו מניע|'''כוח האלקטרו מניע''']] (כא"מ). [[כוח אלקטרו מניע]] זה מהווה את מקור הסוללה, ונובע מתנועת [[אלקטרון|אלקטרונים]], שהנהשהיא פועל יוצא של [[תגובה כימית]]. ניתן גם להפעיל [[כוח אלקטרו מניע]] במעגל, להרצת [[אלקטרון|אלקטרונים]] בכיוון מסוים, וכך לגרום ל[[תגובה כימית|תגובה הכימית]] להתרחש ('''[[אלקטרוליזה]]''').
 
'''ניתן לסכםלפיכך:'''
 
<math>\ \mathrm {E^0>0}</math>: [[תהליך ספונטני|'''תגובה ספונטנית''']] (כמו בתא גלווני)
שורה 68:
כש-<math>\ \mathrm {\Delta G^0}</math> מייצג את ה[[אנרגיה חופשית של גיבס|אנרגיה החופשית]] של התגובה (בג'אול למול), שהיא למעשה שינוי ה[[אנתלפיה]] התקני <math>\ \mathrm {\Delta H^0}</math>פחות מכפלת ה[[טמפרטורה]] בשינוי ה[[אנטרופיה]] <math>\ \mathrm {T \Delta S}</math>.
 
<math>\ \mathrm {n}</math> הוא מספר [[מול|מולי]]י ה[[אלקטרון|אלקטרונים]] העוברים בתגובה, ו-<math>\ \mathrm {F}</math> הוא [[קבוע פאראדיי]] שערכו 96,485 [[קולון]] ל[[מול]].
 
'''לדוגמה:''' עבור תגובת הפירוק של [[מים]] ל[[מימן]] ול[[חמצן]] <math>\ \mathrm {H_2O^ \rightleftharpoons H_2 + 0.5O_2}</math>, ערך ה[[אנרגיה חופשית של גיבס|אנרגיה החופשית]] של התגובה הוא <math>\ \mathrm {\Delta G^0=237.2 \frac{KJ}{mol}}</math>, בנוסף, בתהליך עוברים 2 [[מול]] [[אלקטרון|אלקטרונים]], ולכן נקבל:
אוחזר מתוך "https://he.wikipedia.org/wiki/פוטנציאל_אלקטרודה_תקני"