10.5: Концентраційні клітини

Генерація електростатичної різниці потенціалів залежить від створення різниці хімічного потенціалу між двома напівклітинами. Одним з важливих способів, за допомогою якого це може бути створено, є створення різниці концентрацій. Використовуючи рівняння Нернста, можна виразити різницю потенціалів для концентраційної клітини (тієї, в якій обидві півклітини включають одну і ту ж напівреакцію)

$$E = -\dfrac{RT}{nF} \ln \dfrac{[\text{oxdizing}]}{[\text{reducing}]}$$

Приклад$\PageIndex{1}$

Обчисліть потенціал клітини (при 25° C) для концентраційної клітини, визначеної

$$Cu(s) | Cu^{2+} (aq,\, 0.00100 \,M) || Cu^{2+} (aq,\, 0.100 \,M) | Cu(s) \nonumber$$

Рішення:

Так як окислення і відновлення напівреакції однакові,

$$E_{cell}^o =0\,V \nonumber$$

Потенціал клітини при 25 °С розраховується за допомогою рівняння Нернста:

$$E = -\dfrac{RT}{nF} \ln Q \nonumber$$

Підставляємо значення з задачі:

$$\begin{align*} E_{cell} &= - \dfrac{(8.314 \,J/(mol\,K) (298\,K) }{2(96484\,C)} \ln \left( \dfrac{0.00100\,M}{0.100\,M} \right) \\[4pt] &= 0.059\,V \end{align*}$$