इलेक्ट्रोड-सांद्रण सेल का एक अन्य उदाहरण एक ही धातु की अलग-अलग सांद्रता वाले मिश्रण का है:
Hg−Pb(c1),PbSO4 (soln.), Hgg−Pb(c2)
The reactions occurring are :
R.H.E. : 2H++2e−⇌H2(p2)
L.H.E. :H2(p1)⇌2H++2e−
Overall reaction : H2(p1)⇌H2(p2)
लेकिन संतुलन पर,
होने वाली प्रतिक्रियाएँ हैं:
आर.एच.ई. : 2H++2e−⇌H2(p2)
एल.एच.ई. :H2(p1)⇌2H++2e−
समग्र प्रतिक्रिया: H2(p1)⇌H2(p2)
This reaction is evidently independent of the concentration of the electrolyte. At moderate pressures, H2 can be considered to be an ideal gas so that the ratio of the activities can be considered to be equal to the ratio of the gas pressures. Hence, the Nernst equation may be written as
E=E∘−20.0591log(p2/p1) at 25∘C
यह प्रतिक्रिया स्पष्ट रूप से इलेक्ट्रोलाइट की सांद्रता पर निर्भर करती है। मध्यम दबाव पर, H2 को एक आदर्श गैस माना जा सकता है ताकि गतिविधियों का अनुपात गैस के दबाव के अनुपात के बराबर माना जा सके। इसलिए, नर्नस्ट समीकरण को इस प्रकार लिखा जा सकता है
E=E∘−20.0591log(p2/p1)at25∘C
ΔG=−nFE
If the concentration of all the reacting species is unity, then E(cell) =E(cell) o and we have ΔrGo=−nFE(cell) o
ΔG=−nFE
ΔrGo=−nFE(cell) o
ΔS∘=nF(∂E∘/∂T)P
Maxwell equation:
∂G=V∂P−S∂T
∴ At constant pressure,
∂P=0
∴∂G=−S∂T∴S=−(∂T∂G)P
ΔS∘=nF(∂E∘/∂T)P
मैक्सवेल समीकरण:
∂G=V∂P−S∂T
∴ निरंतर दबाव पर,
∂P=0
∴∂G=−S∂T∴S=−(∂T∂G)P
Or,
ΔS=−(∂T∂(ΔG))P
ΔS=−[∂T∂(−nEF)]P
या,
ΔS=−(∂T∂(ΔG))P
ΔS=−[∂T∂(−nEF)]P
We know,
ΔG=−nFEcell
At equilibrium, ΔG = 0
∴Ecell=0
and, Q=K
हम जानते हैं,
ΔG=−nFEसेल
संतुलन पर, ΔG = 0
∴Ecell=0
और, Q=K
Nernst equation at equilibrium can be written as
∴0=Ecello−nFRTlnK
or,
संतुलन पर नर्नस्ट समीकरण को इस प्रकार लिखा जा सकता है
∴0=Ecello−nFRTlnK
या,
Calculate the emf and ΔG∘ for the cell reaction at 25∘C :
Zn(s)∣Zn(aq2+∣∣Cdaq2+∣Cd(s)
Given E∘Zn2+/Zn=−0.763 and E∘Cd2+/Cd=−0.403V
25∘C पर सेल प्रतिक्रिया के लिए ईएमएफ और ΔG∘ की गणना करें:
Zn(s)∣Zn(aq2+∣∣Cdaq2+∣Cd(s)
Given E∘Zn2+/Zn=−0.763 and E∘Cd2+/Cd=−0.403V
Zn2++2e−→Zn;EZn2+/Zn∘=−0.763 VCd2++2e−→Cd;ECd2+/Cd∘=−0.403 V
Cell reaction: Cd2++Zn→Cd+Zn2+
emf of the cell is, Ecell ∘=0.763−0.403=0.360V
ΔG∘=−nFEcell ∘
Zn2++2e−→Zn;EZn2+/Zn∘=−0.763 VCd2++2e−→Cd;ECd2+/Cd∘=−0.403 V
कोशिका प्रतिक्रिया: Cd2++Zn→Cd+Zn2+
सेल का ईएमएफ है, Ecell ∘=0.763−0.403=0.360V
ΔG∘=−nFEcell ∘
where, n=2 and F= faraday constant =96485C/mol
ΔG∘=−2×96485×0.36∴ΔG∘=69.5 kJ
कहाँ, n=2 and F= faraday constant =96485C/mol
ΔG∘=−2×96485×0.36∴ΔG∘=69.5 kJ
Question Calculate the equilibrium constant of the reaction:
Cu(s) E(cell) o+2Ag+(aq)→Cu2+(aq)+2Ag(s)=0.46V
सवाल प्रतिक्रिया का संतुलन स्थिरांक गणना करें:
Cu(s) E(cell) o+2Ag+(aq)→Cu2+(aq)+2Ag(s)=0.46V
Solution E(cell) o=20.059VlogKC=0.46V or
logKC KC=0.059V0.46V×2=15.6=3.92×1015
समाधान E(cell) o=20.059VlogKC=0.46V or
logKC KC=0.059V0.46V×2=15.6=3.92×1015
Solution The standard electrode potential for Daniell cell is 1.1V. Calculate the standard Gibbs energy for the reaction:
Zn(s)+Cu2+(aq)⟶Zn2+(aq)+Cu(s)
सवाल Daniell कोशिका के लिए मानक इलेक्ट्रोड पोटेंशियल 1.1V है। प्रतिक्रिया के लिए मानक गिब्स ऊर्जा की गणना करें:
Zn(s)+Cu2+(aq)⟶Zn2+(aq)+Cu(s)
Solution ΔrG0=−nFE(cell )0
n in the above equation is 2,F=96487Cmol−1 and E(cell) ∘=1.1V
Therefore, ΔrG0=−2×1.1V×96487Cmol−1
=−21227Jmol−1
=−212.27kJmol−1
समाधान ΔrG0=−nFE(cell )0
ऊपरी समीकरण में n का मान 2,F=96487Cmol−1 और E(cell) ∘=1.1V है
इसलिए, ΔrG0=−2×1.1V×96487Cmol−1
=−21227Jmol−1
=−212.27kJmol−1
Question Calculate the potential of hydrogen electrode in contact with a solution whose pH is 10 .
सवाल हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड की संभाव्यता की गणना करें जो एक समाधान के संपर्क में है जिसका pH 10 है।
Answer
For hydrogen electrode,H++e−⟶21H2, it is given that pH=10
∴[H+]=10−10M
Now, using Nernst equation:
H(H+/21H2)=E(H+/21H2)⊖−nFRTln[H+]1
उत्तर
हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के लिए,H++e−⟶21H2, यह दिया गया है कि pH=10
∴[H+]=10−10M
अब, Nernst समीकरण का उपयोग करते हुए:
H(H+/21H2)=E(H+/21H2)⊖−nFRTln[H+]1
=E(H+/21H2)⊖−10.0591log[H+]1=0−10.0591log[10−10]1=−0.0591log1010=−0.591V
=E(H+/21H2)⊖−10.0591log[H+]1=0−10.0591log[10−10]1=−0.0591log1010=−0.591V
Question Calculate the emf of the cell in which the following reaction takes place:
Ni(s)+2Ag+(0.002M)→Ni2+(0.160M)+2Ag(s)
Given that Ecell o=1.05V
सवाल उस कोशिका की emf की गणना करें जिसमें निम्नलिखित प्रतिक्रिया होती है:
Ni(s)+2Ag+(0.002M)→Ni2+(0.160M)+2Ag(s)
यह दिया गया है कि Ecell o=1.05V
Answer
Applying Nernst equation we have:
E(cell) =E(cell) ⊖−n0.0591log[Ag+]2[Ni2+]
=1.05−20.0591log(0.002)2(0.160)
=1.05−0.02955log0.0000040.16
उत्तर
Nernst समीकरण लागू करते हैं, हमें मिलता है:
E(cell) =E(cell) ⊖−n0.0591log[Ag+]2[Ni2+]
=1.05−20.0591log(0.002)2(0.160)
=1.05−0.02955log0.0000040.16
Answer
=1.05−0.02955log4×104
=1.05−0.02955(log10000+log4)
=1.05−0.02955(4+0.6021)
=0.914 V
उत्तर
=1.05−0.02955log4×104
=1.05−0.02955(log10000+log4)
=1.05−0.02955(4+0.6021)
=0.914 V
Solution ΔrG0=−nFE(cell )0
n in the above equation is 2,F=96487Cmol−1 and E(cell) ∘=1.1V
Therefore, ΔrG0=−2×1.1V×96487Cmol−1
=−21227Jmol−1
=−212.27kJmol−1
समाधान ΔrG0=−nFE(cell )0
ऊपरी समीकरण में n का मान 2,F=96487Cmol−1 और E(cell) ∘=1.1V है
इसलिए, ΔrG0=−2×1.1V×96487Cmol−1
=−21227Jmol−1
=−212.27kJmol−1
Question The cell in which the following reaction occurs:
2Fe3+(aq)+2I−(aq)→2Fe2+(aq)+I2(s) has Ecell o=0.236V at 298K.
Calculate the standard Gibbs energy and the equilibrium constant of the cell reaction.
सवाल उस कोशिका में निम्नलिखित प्रतिक्रिया होती है:
2Fe3+(aq)+2I−(aq)→2Fe2+(aq)+I2(s) जिसमें Ecell o=0.236V होता है 298K पर।
कोशिका प्रतिक्रिया की मानक गिब्स ऊर्जा और संतुलन स्थिरांक की गणना करें।
Answer
Here, n=2,Ecell ⊖=0.236V,T=298K
We know that:
ΔrG⊖=−nFEcell ⊖
=−2×96487×0.236
=−45541.864Jmol−1
=−45.54kJmol−1
उत्तर
यहां, n=2,Ecell ⊖=0.236V,T=298K
हम जानते हैं कि:
ΔrG⊖=−nFEcell ⊖
=−2×96487×0.236
=−45541.864Jmol−1
=−45.54kJmol−1
Again, ΔrG⊖=−2.303RTlogKc
⇒logKc=−2.303RTΔrG⊖
=−2.303×8.314×298−45.54×103
=7.981
∴Kc= Antilog (7.981)
=9.57×107
फिर, ΔrG⊖=−2.303RTlogKc
⇒logKc=−2.303RTΔrG⊖
=−2.303×8.314×298−45.54×103
=7.981
∴Kc= Antilog (7.981)
=9.57×107
