LEMNISCATA
Matemàtiques
Considereu la següent reacció a una temperatura ambient: $$Co(s)+Fe2+(aq,1.94M)⟶Co2+(aq,0.15M)+Fe(s)$$ És el procés espontani?
Per determinar si el procés és espontani, podem analitzar el potencial de cel·la utilitzant els potencials de reducció estàndard $E°$. Després, aplicarem l’equació de Nernst per a les concentracions donades. La reacció en qüestió és una cel·la galvànica (reacció d’oxidació-reducció), i els passos són els següents:
El potencial estàndard de la cel·la es calcula amb:
$$E°{\text{cel·la}} = E°{\text{càtode}} – E°_{\text{ànode}}$$
En aquest cas:
$$E°_{\text{cel·la}} = (-0,44 \, V) – (-0,28 \, V) = -0,16 \, V$$
Com tenim concentracions diferents de les condicions estàndard, apliquem l’equació de Nernst per ajustar el potencial de cel·la:
$$E_{\text{cel·la}} = E°_{\text{cel·la}} – \left( \frac{0,0592}{n} \right) \log \left( \frac{[\text{Co}^{2+}]}{[\text{Fe}^{2+}]} \right)$$
On:
Substituint els valors:
$$E_{\text{cel·la}} = -0,16 \, V – \left( \frac{0,0592}{2} \right) \log \left( \frac{0,15}{1,94} \right)$$
$$E_{\text{cel·la}} = -0,16 \, V – 0,0296 \log \left( 0,077 \right)$$
$$E_{\text{cel·la}} = -0,16 \, V – 0,0296 (-1,11)$$
$$E_{\text{cel·la}} = -0,16 \, V + 0,0329 \, V$$
$$E_{\text{cel·la}} = -0,1271 \, V$$
El potencial de la cel·la calculat és de $-0,1271$ V, cosa que significa que és negatiu. Això indica que el procés no és espontani en aquestes condicions.
La reacció no és espontània a les concentracions donades.