Calcula el valor de E(H+/H2(g)), según la ecuación de Nernst, cuando:
[H+]= 1 mol 1-1, p(H2)= 1 atm
¡Ayuden por favor, no me lo ha enseñado mi maestra y es una actividad en línea!
Respuestas
El cálculo del potencial corregido de un electrodo, o potencial de reducción, se calcula de acuerdo a la ecuación de Nernst:
E = E₀ – [RT/nF]LognQ
Donde:
E₀ = el potencial en condiciones estándar
R = constante de los gases = 8,314 J/m°K
T = Temperatura en °K = 25°C + 273,15 = 298,15°K
n = cantidad de moles de electrones que se comparten en la reacción
F = constante de Faraday = carga de un mol de electrones e- = 96500 Coulombs/mol ó C/mol
Q = cociente de la reacción
En condiciones normales (T = 25°C; P = 1 atm) podemos simplificar la ecuación y obtenemos:
E = E₀ – [ 8,314 J/m°K x 298,15 °K] / n 96500 C/mol] x LognQ
[ 8,314 J/m°K x 298,15 °K]/n 96500 C/mol] = 0,0256724456 ≈ 0,0257 J/C (Joules/Coulomb = Voltios V)
E = E₀ – (0,0257 V/n) x LognQ
Para simplificar aún más, eliminamos el término Logn (Logaritmo natural) y lo sustituimos por Log₁₀
0,0257 x Logn₁₀ = 0,05917643689 ≈ 0,0592
E = E₀ – (0,0592 V/n) x Log₁₀ Q
Ahora bien, la ecuación que describe la reacción H+/H2, una reacción redox usada en el electrodo de platino, es
2H⁺ + 2 e⁻ --------→ H₂ (gas),
El valor de “n” corresponde a los electrones compartidos, por lo que n = 2.
El potencial electrolítico del H⁺ (hidrógeno ión) E₀ se fija como 0 en todas las temperaturas, mientras que el E₀ correspondiente a H₂ (Hidrógeno diatómico o gas) es expresado como H₂ + 2 e⁻ ó 2H⁻ = -2,25 V
Podemos decir además que, por definición, Q es el cociente de la división de las concentraciones de los elementos de la reacción, por lo que:
Q = [H⁺] / [ H₂]
y como en el planteamiento nos dicen que la concentración de H⁺ 1 mol y la relación es 1:1, entonces,
Q = 1/1 = 1
Sustituyendo en la ecuación de Nernst simplificada:
E = -2,25 V – (0,0592 V /2) x Log10 1
E = -2,25 – 0,0296 x 1
E = - 2,2796 ≈ - 2,28 V
Podemos concluir, en respuesta a tu pregunta que el valor de E(H⁺/H₂ (g)), según la ecuación de Nernst es de 2,28 V