Voltametri: Räkna ut potential för elektroder (Analytisk kemi)
Hej på er!
Jag läser en kurs i analytisk kemi och har fastnat lite grann på en uppgift om voltametri. Uppgiften är följande:
"A solution of Sn2+ is to be electrolyzed to reduce the Sn2+ to Sn(s). Calculate the cathode
potential (versus S.H.E.) needed to reduce [Sn2+] to 1.0 x 10-8 M if no concentration
polarization occurs. What would be the potential versus S.C.E. instead of S.H.E.? Would
the potential be more positive or more negative if concentration polarization occurred?"
Det jag har kommit fram till hittills är att SHE står för Standard Hydrogen Electrode och SCE för Saturated Calomel Electrode. SHE är en redox-elektrod med följande reaktion: 2 H+ (aq) + 2e- --> H2 (g), och SCE utgår från en reaktion mellan kvicksilver och kvicksilver(I)klorid.
Reaktionen med Sn borde vara följande: Sn2+ (aq) + 2e- --> Sn (s)
Elektroden ska vägas före och efter reaktion för att mäta hur mycket som har reducerats till fast ämne, vilket då sitter fast på elektroden.
Jag är osäker på hur det där med elektroder överhuvudtaget fungerar, och är helt lost när det kommer till vilken ekvation jag ska använda mig av för att lösa problemet? E = E(katod) - E(anod)? Har SHE och SCE varsin ekvation eller vad skiljer egentligen dem åt? Vad ska jag räkna på eller ska jag utgå från tabelldata? Hur ska jag tänka?
Tack på förhand!
Tenn är en ganska oädel metall, som gärna "vill" vara i jonform. Nu skall du använda elektrisk ström för att tvinga på tennjonerna elektroner, så att de blir till metalliskt tenn.
Börja med den första frågan. Vilken potential behövs det för att reducera tennjoner till metalliskt tenn? Du behöver (förutom normalpotentialen) använda Nernsts ekvation för att ta fram det, eftersom du vill ha ner koncentrationen av tennjoner till en viss gräns. Räkna teoretiskt och strunta i överspänning och annat verkligt som krånglar till det. Vätgaselektroden har potentialen 0.
Börja med detta och fråga gärna mer sedan.
Hej igen!
Tack för hjälpen.
Ovanstående bild visar Nernst ekvation. Om vi utgår från 25°C (298,15 K) får vi E = E° - (0,0257 / n) ln Q. Översatt till log blir det E = E° - (0,0592 / n) log Q. Är det rätt att utgå från dessa omständigheter trots att det inte står något om det i uppgiften? Annars vet jag inte vad jag ska fylla Nernsts ekvation med.
Reaktionerna vid S.H.E. borde vara följande:
H2 (g) --> 2 H+ (aq) + 2e- (oxidation)
Sn2+ (aq) + 2e- --> Sn (s) (reduktion)
Vilket ger nettoreaktionen: Sn2+ (aq) + H2 (g) --> Sn (s) + 2 H+ (aq). Stämmer det?
Normalpotentialen för vätgaselektroden är precis som du säger 0, men vad är potentialen för den andra reaktionen? Hur räknar man ut den?
Q = [H+] / [Sn2+] = [H+] / 1.0 x 10-8 M
Vad är [H+]?
n = 2 eftersom att det finns två elektroner i redox-reaktionen.
E = E° - (0,0592 / 2) log ([H+] / 1.0 x 10-8) = E° - 0,0296 log ([H+] / 1.0 x 10-8) = ?
Längre än så kommer jag inte riktigt.
Om det inte står något annat i uppgiften tycker jag att man kan utgå från 25°C - åtminstone om man skriver att det är det man gör. Egentligen är det ju aktiviteter, inte koncentrationer man skall sätta in, och aktiviteten för ett rent, fast ämne (som t ex Sn(s))är alltid 1. Normalpotentialerna är ju det värde man får om koncentrationen av alla inblandade ämnen är 1.0000... mol/dm^3, och vi vill ju ha en annan koncentration.
Det är just potentialen för tenn-elektroden som du räknar ut m h a Nernsts ekvation.
[H+] är exakt 1 i SHP definitionsmässigt, men det är inte det värdet du skall ha, se ovan.
Jag förstår fortfarande inte riktigt hur jag ska gå vidare?
Du skall beräkna E för tenn-elektroden med hjälp av Nernsts ekvation. Du vet (eller kan slå upp) , , , och . enligt uppgiftstexten. eftersom det är ett rent fast ämne.
