ความเป็นไปได้และสมการนرنสต์
| English | ไทย |
|---|---|
| feasible/ˈfiːzɪbl/ | เป็นไปได้ |
| free energy/friː ˈenədʒi/ | พลังงานอิสระ |
| Nernst equation/nɜːnst ɪˈkweɪʒn/ | สมการนرنสต์ |
| half-equation/hɑːf ɪˈkweɪʒn/ | สมการครึ่งหนึ่ง |
| activation energy/ˌæktɪˈveɪʃn ˈenədʒi/ | พลังงานก่อกวน (activation energy) |
การทำนายว่าปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นหรือไม่
- ศักย์เซลล์ที่เป็นบวกหมายถึงปฏิกิริยานั้น เป็นไปได้ทางอุณหพลศาสตร์
- ศักย์เซลล์เชื่อมโยงกับ พลังงานอิสระ
- ความเข้มข้นที่ไม่เป็นมาตรฐานสามารถคำนวณได้โดยใช้ สมการเนร์สท์
ห้องปฏิบัติการการเลื่อนของนرنสต์
สัมประสิทธิ์การเลื่อน E เปลี่ยนแปลงตามอัตราส่วนความเข้มข้น
เปลี่ยนอัตราส่วนความเข้มข้นเพื่อดูการเลื่อนของศักย์ไฟฟ้าอิเล็กโทรด
ปฏิกิริยาเป็นไปได้หากศักย์เซลล์ (Ecell) เป็นบวก
Ecell = E(รีดิวซ์) − E(ออกซิไดซ์)
ความเป็นไปได้และสมการรีด็อกซ์
- ปฏิกิริยาจะเป็น ไปได้ เมื่อ $E^{\ominus}_{\text{cell}}$ มีค่า บวก
- เพื่อสร้างสมการรวม: นำครึ่งสมการทั้งสองมา กลับด้าน สมการที่เกิดการออกซิเดชัน แล้วบวกเข้าด้วยกันเพื่อให้ประจุอิเล็กตรอนหักล้างกัน
- เชื่อมโยงกับพลังงานอิสระ: $\Delta G^{\ominus} = -n E^{\ominus}_{\text{cell}} F$ (n = จำนวนโมลของอิเล็กตรอน)

การอิเล็กโทรไลส์: ไอออนเคลื่อนที่ไปยังอิเล็กโทรดและทำปฏิกิริยา
ปฏิกิริยารีดักชัน-ออกซิเดชันจะเป็นไปได้เมื่อศักย์เซลล์มีค่า:
E°cell เป็นบวกหมายความว่าปฏิกิริยาสัมผัสได้ (เทียบเท่ากับ ΔG ที่เป็นลบ)
ความสัมพันธ์ระหว่างศักย์เซลล์และพลังงานอิสระคือ:
ΔG° = −nE°cellF; E°cell เป็นบวกจะให้ ΔG° เป็นลบ (เป็นไปได้)
ในการสร้างสมการรีดักชัน-ออกซิเดชันรวมจากครึ่งสมการสองสมการ คุณต้อง:
ครึ่งสมการหนึ่งทำงานในทิศทางย้อนกลับ (ออกซิเดชัน); บวกเข้าด้วยกันเพื่อให้อิเล็กตรอนหักล้างจะได้สมการเต็ม
จับคู่แนวคิดความเป็นไปได้แต่ละข้อ
แต่ละรายการเชื่อมโยงพจน์กับความหมายที่ถูกต้อง
สมการเนร์สท์
หากความเข้มข้นไม่เป็นมาตรฐาน ค่า $E$ จะเปลี่ยนไป:
- $z$ = จำนวนอิเล็กตรอนในครึ่งสมการ
- การเพิ่มความเข้มข้นของสปีชีส์ที่ถูก ออกซิไดซ์ ทำให้ $E$ บวกมากขึ้น
ตามสมการนرنสต์ การเพิ่มความเข้มข้นของสปีชีส์ที่ออกซิไดซ์จะทำให้ E:
พจน์ log เพิ่มขึ้น ดังนั้น E จึงเป็นบวกมากขึ้นเมื่อสปีชีส์ที่ออกซิไดซ์มีความเข้มข้นสูงขึ้น
ความเป็นไปได้ไม่จำเป็นต้องรวดเร็วเสมอไป
- ค่า Ecell ที่เป็นบวกหมายถึงปฏิกิริยา เป็นไปได้ทางอุณหพลศาสตร์ แต่อาจยัง ช้ามาก
- พลังงานก่อกวนที่สูงอาจทำให้ปฏิกิริยาที่เป็นไปได้แต่ไม่เกิดขึ้นในทางปฏิบัติ
คุณเข้าใจแล้ว
- ปฏิกิริยาจะเป็น ไปได้ เมื่อ $E^{\ominus}_{\text{cell}} > 0$
- สร้างสมการ: กลับด้านครึ่งสมการที่ถูก ออกซิไดซ์ และบวกเข้าด้วยกันเพื่อให้ประจุอิเล็กตรอนหักล้างกัน
- $\Delta G^{\ominus} = -n E^{\ominus}_{\text{cell}} F$
- เนร์สท์: $E = E^{\ominus} + \dfrac{0.059}{z}\log\dfrac{[\text{oxidised}]}{[\text{reduced}]}$ — สปีชีส์ที่ถูกออกซิไดซ์มากขึ้น → ค่า $E$ บวกมากขึ้น