1. Determine el potencial celular estándar (célula E °):
* Identifique las medias reacciones: Desglose la reacción general en sus medias reacciones de oxidación y reducción.
* Busque los potenciales de reducción estándar (E °): Encuentre los potenciales de reducción estándar para cada media reacción en una tabla de potenciales de reducción estándar. Recuerde que el potencial de reducción estándar para la reacción inversa es el negativo de la reacción directa.
* Calcule la célula E °:
* e ° célula =e ° (reducción) - e ° (oxidación)
* Si revela una medias reacción para que se ajuste a la reacción general, recuerde cambiar el signo de su valor E °.
2. Calcule la constante de equilibrio (k):
* Use la ecuación nernst: Esta ecuación relaciona el potencial celular estándar (célula E °) con la constante de equilibrio (k) y la temperatura (t):
* e ° celular =(rt/nf) * ln (k)
* Dónde:
* R es la constante de gas ideal (8.314 j/mol · k)
* T es la temperatura en Kelvin
* n es el número de moles de electrones transferidos en la reacción equilibrada
* F es la constante de Faraday (96,485 c/mol)
* Resuelve para k: Reorganizar la ecuación para resolver para k:
* k =exp (nfe ° celular / rt)
Ejemplo:
Digamos que desea encontrar la constante de equilibrio para la siguiente reacción a 298 K:
zn (s) + cu²⁺ (aq) ⇌ zn²⁺ (aq) + cu (s)
* Media reacciones:
* Oxidación:Zn (S) → Zn²⁺ (aq) + 2e⁻ (E ° =+0.76 V)
* Reducción:Cu²⁺ (aq) + 2e⁻ → cu (s) (e ° =+0.34 v)
* e ° célula:
* E ° celda =e ° (reducción) - e ° (oxidación) =+0.34 V - (+0.76 V) =-0.42 V
* k:
* K =exp (nfe ° célula / rt) =exp ((2 mol) (96485 c / mol) (-0.42 V) / (8.314 j / mol · k) (298 k))
* K ≈ 1.1 x 10⁻¹⁴
Notas importantes:
* Los potenciales de reducción estándar generalmente se dan a 25 ° C (298 K). Si la temperatura es diferente, debe usar la ecuación de Nernst con la temperatura apropiada.
* La constante de equilibrio será grande (k> 1) para reacciones con una célula E ° positiva, lo que indica que los productos se favorecen en el equilibrio. Para las reacciones con una célula E ° negativa (k <1), los reactivos se favorecen en el equilibrio.
* La constante de equilibrio es independiente de las concentraciones iniciales de reactivos y productos. Solo depende de la temperatura y del potencial celular estándar.
Recuerde verificar siempre sus unidades y asegurarse de que los valores sean consistentes con la ecuación utilizada.
