Первым шагом является определение клеточной реакции и общего клеточного потенциала.
Для того, чтобы элемент был гальваническим, E0клетка > 0.
(Примечание: обзор Гальваническая ячейка Пример Задача для метода нахождения потенциала ячейки гальванической ячейки.)
Чтобы эта реакция была гальванической, реакция кадмия должна быть реакция окисления. Cd → Cd2+ + 2 е- Е0 = +0,403 В
Pb2+ + 2 е- → Pb E0 = -0,126 В
Общая клеточная реакция:
Pb2+(aq) + Cd (s) → Cd2+(aq) + Pb (s)
и E0клетка = 0,403 В + -0,126 В = 0,277 В
Уравнение Нернста имеет вид:
Еклетка = E0клетка - (RT / nF) x lnQ
где
Еклетка это потенциал клетки
Е0клетка относится к стандартному клеточному потенциалу
R является газовая постоянная (8,3145 Дж / моль · К)
Т является абсолютная температура
n это число моль электронов, переносимых реакцией клетки
F это Постоянная Фарадея 96485,337 С / моль)
Q является коэффициент реакции, где
Q = [C]с· [D]d / [A]· [В]б
где A, B, C и D являются химическими веществами; а, b, c и d - коэффициенты в сбалансированном уравнении:
a A + b B → c C + d D
В этом примере температура составляет 25 ° С или 300 К, и в реакции было перенесено 2 моля электронов.
RT / nF = (8,3145 Дж / моль · К) (300 К) / (2) (96485,337 С / моль)
RT / nF = 0,013 Дж / с = 0,013 В
Осталось только найти коэффициент реакции, Q.
Q = [продукты] / [реагенты]
(Примечание: для расчета коэффициента реакции чистые жидкие и чистые твердые реагенты или продукты не приводятся.)
Q = [Cd2+] / [Pb2+]
Q = 0,020 М / 0,200 М
Q = 0,100
Объединить в уравнение Нернста:
Еклетка = E0клетка - (RT / nF) x lnQ
Еклетка = 0,277 В - 0,013 В x ln (0,100)
Еклетка = 0,277 В - 0,013 В х -2,303
Еклетка = 0,277 В + 0,023 В
Еклетка = 0,300 В