Beispiel für ein EMF-Problem einer elektrochemischen Zelle

Die elektromotorische Kraft der Zelle oder EMF der Zelle ist die Nettospannung zwischen den Oxidations- und Reduktionshalbreaktionen, die zwischen zwei Redoxhalbreaktionen stattfinden. Zellen-EMF wird verwendet, um zu bestimmen, ob die Zelle galvanisch ist oder nicht. Dieses Beispielproblem zeigt, wie die Zellen-EMF unter Verwendung von Standardreduktionspotentialen berechnet wird.
Für dieses Beispiel wird die Tabelle der Standardreduktionspotentiale benötigt. Bei einem Hausaufgabenproblem sollten Sie diese Werte erhalten oder auf die Tabelle zugreifen.

EMF-Beispielberechnung

Betrachten Sie die Redoxreaktion:

• Mg (s) + 2 H⁺(aq) → Mg²⁺(aq) + H₂(G)
  • a) Berechnen Sie die Zell-EMF für die Reaktion.
  • b) Stellen Sie fest, ob die Reaktion galvanisch ist.
• Lösung:
  • Schritt 1: Unterteilen Sie die Redoxreaktion in Reduktions- und Oxidationshalbreaktionen.
    Wasserstoffionen, H⁺ gewinnen Elektronen bei der Bildung von Wasserstoffgas, H₂. Die Wasserstoffatome werden durch die Halbreaktion reduziert:
    2 H⁺ + 2 e^- → H₂
    Magnesium verliert zwei Elektronen und wird durch die Halbreaktion oxidiert:
    Mg → Mg²⁺ + 2 e^-
  • Schritt 2: Finden Sie die Standardreduktionspotentiale für die Halbreaktionen.
    Reduktion: E⁰ = 0,0000 V
    Die Tabelle zeigt Reduktionshalbreaktionen und Standardreduktionspotentiale. Um E zu finden⁰ für eine Oxidationsreaktion kehren Sie die Reaktion um.
  • Umgekehrte Reaktion:
    Mg²⁺ + 2 e^- → Mg
    Diese Reaktion hat ein E₀ = -2,372 V.
    E⁰_Oxidation = - E⁰_{Die Ermäßigung}
    E_Oxidation = - (-2,372 V) = + 2,372 V
  • Schritt 3: Addiere die beiden E⁰ zusammen, um die Gesamtzelle EMF zu finden, E⁰_Zelle
    E⁰_Zelle = E⁰_{die Ermäßigung} + E⁰_Oxidation
    E⁰_Zelle = 0,0000 V + 2,372 V = + 2,372 V
  • Schritt 4: Bestimmen Sie, ob die Reaktion galvanisch ist. Redoxreaktionen mit positivem E⁰_Zelle Wert sind galvanisch.
    Diese Reaktion ist E⁰_Zelle ist positiv und daher galvanisch.
• Antworten:
  Die Zellen-EMF der Reaktion beträgt +2,372 Volt und ist galvanisch.