فيديو السؤال: حساب جهد الخلية القياسي لخلية هيدروجين الكيمياء

نسخة الفيديو النصية

فيما يأتي معادلتا اختزال نصفيتان لخلية هيدروجين في الظروف القلوية. اثنان ‪H2O‬‏ السائل، زائد اثنين ‪e−‬‏ في حالة اتزان مع ‪H2‬‏ الغاز، زائد اثنين ‪OH−‬‏ المائي. جهد الاختزال القياسي يساوي سالب 0.83 فولت. نصف ‪O2‬‏ الغاز، زائد ‪H2O‬‏ السائل، زائد اثنين ‪e−‬‏ في حالة اتزان مع اثنين ‪OH−‬‏ المائي. جهد الاختزال القياسي يساوي موجب 0.40 فولت. ما جهد الخلية الكلي، ‪𝐸‬‏ بليمسول الخلية، لخلية الهيدروجين هذه؟

جهد الخلية الكلي أو جهد الخلية القياسي هو الفرق في الجهد الكهربي بين خليتين نصفيتين في الظروف القياسية. ويمكن حساب جهد الخلية القياسي بطرح جهد الاختزال القياسي للمصعد من جهد الاختزال القياسي للمهبط. في هذا السؤال، معطى لنا جهد الاختزال القياسي لكل تفاعل نصفي في خلية هيدروجين. لكن لحساب جهد الخلية القياسي، نحتاج إلى معرفة أي التفاعلين النصفيين يحدث عند المهبط وأيهما يحدث عند المصعد.

في خلية الهيدروجين، تحدث الأكسدة عند المصعد والاختزال عند المهبط. يمكننا تحديد أي التفاعلين النصفيين يحتمل أن يكون تفاعل الأكسدة النصفي، وأيهما يحتمل أن يكون تفاعل الاختزال النصفي من خلال النظر إلى جهدي الاختزال القياسيين. جهد الاختزال الموجب بدرجة أكبر يميل أكثر إلى استقبال الإلكترونات. ومن ثم، فإن التفاعل النصفي الذي له جهد اختزال موجب بدرجة أكبر سيكون تفاعل الاختزال النصفي. وبما أن التفاعل الثاني له جهد اختزال قياسي موجب بدرجة أكبر، فهو تفاعل الاختزال النصفي الذي يحدث عند المهبط. هذا يعني أنه لا بد أن يكون التفاعل الأول هو تفاعل الأكسدة النصفي الذي يحدث عند المصعد.

والآن بعد أن عرفنا أي التفاعلين النصفيين يحدث عند المهبط وأيهما يحدث عند المصعد، يمكننا حساب جهد الخلية الكلي. جهد الاختزال القياسي للمهبط هو موجب 0.40 فولت، وجهد الاختزال القياسي للمصعد هو سالب 0.83 فولت. بإجراء العملية الحسابية، نحصل على قيمة تساوي موجب 1.23 فولت. إذن جهد الخلية الكلي لخلية الهيدروجين هذه يساوي موجب 1.23 فولت.