Kafli 17

(a) afoxun; (b) oxun; (c) oxun; (d) afoxun

(a) F₂ + Ca ⟶ 2F⁻ + Ca²⁺; (b) Cl₂ + 2Li ⟶ 2Li⁺ + 2Cl⁻; (c) 3Br₂ + 2Fe ⟶ 2Fe³⁺ + 6Br⁻; (d) ${\mathrm{Mn}{\mathrm{O}}_4}^{-}$ + 4H⁺ + 3Ag ⟶ 3Ag⁺ + MnO₂ + 2H₂O

Oxast: (a) Sn²⁺; (b) Hg; (c) Al. Afoxast: (a) H₂O₂; (b) PbO₂; (c) ${{\mathrm{Cr}}_2{\mathrm{O}}_7}^{2-}$ Oxari: (a) H₂O₂; (b) PbO₂; (c) ${{\mathrm{Cr}}_2{\mathrm{O}}_7}^{2-}$ Afoxari: (a) Sn²⁺; (b) Hg; (c) Al.

Oxast = afoxari: (a) ${\mathrm{S}{\mathrm{O}}_3}^{2-}$; (b) Mn(OH)₂; (c) H₂; (d) Al. Afoxast = oxari: (a) Cu(OH)₂; (b) O₂; (c) ${\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3}^{-}$; (d) ${\mathrm{Cr}{\mathrm{O}}_4}^{2-}$

Í basískri lausn er [OH⁻] > 1 $\times \text{⁠}$ 10⁻⁷ M > [H⁺]. Vetnisjón getur ekki verið hvarfefni þar sem styrkur hennar er nánast núll. Ef hún myndaðist myndi hún samstundis hvarfast við umframmagn hýdroxíðjóna og mynda vatn. Því ætti vetnisjón ekki að koma fyrir sem hvarfefni eða myndefni í basískri lausn.

(a) Mg(s)│Mg²⁺(aq)║Ni²⁺(aq)│Ni(s); (b) Cu(s)│Cu²⁺(aq)║Ag⁺(aq)│Ag(s); (c) Mn(s)│Mn²⁺(aq)║Sn²⁺(aq)│Sn(s); (d) Pt(s)│Cu⁺(aq), Cu²⁺(aq)║Au³⁺(aq)│Au(s)

(a) Mg(s) + Cu²⁺(aq) ⟶ Mg²⁺(aq) + Cu(s); (b) 2Ag⁺(aq) + Ni(s) ⟶ Ni²⁺(aq) + 2Ag(s)

Tegund sem oxast = afoxari: (a) Al(s); (b) NO(g); (c) Mg(s); (d) MnO₂(s). Tegund sem afoxast = oxari: (a) Zr⁴⁺(aq); (b) Ag⁺(aq); (c) SiO₃²⁻(aq); (d) ClO₃⁻(aq).

Án saltbrúarinnar væri rafrásin opin eða rofin og enginn straumur gæti runnið. Með saltbrú helst hvor hálfsella rafhlutlaus og straumur getur runnið um rafrásina.

Virk rafskaut taka þátt í oxunar- og afoxunarhvarfinu. Þar sem málmar mynda katjónir myndi rafskautið tapa massa ef málmatóm í rafskautinu oxuðust og færu í lausn. Oxun á sér stað við forskautið.

(a) +2,115 V (sjálfgengt); (b) +0,4626 V (sjálfgengt); (c) +1,048 V (sjálfgengt); (d) +0,727 V (sjálfgengt)

3Cu(s) + 2Au³⁺(aq) ⟶ 3Cu²⁺(aq) + 2Au(s); +1,16 V; sjálfgengt

3Cd(s) + 2Al³⁺(aq) ⟶ 3Cd²⁺(aq) + 2Al(s); −1,259 V; ósjálfgengt

(a) 0 kJ/mól; (b) −83,7 kJ/mól; (c) +235,3 kJ/mól

(a) staðalíspenna: 1,50 V, sjálfgengt; íspenna við tilgreindar aðstæður: 1,43 V, sjálfgengt; (b) staðalíspenna: 1,405 V, sjálfgengt; íspenna við tilgreindar aðstæður: 1,423 V, sjálfgengt; (c) staðalíspenna: −2,749 V, ósjálfgengt; íspenna við tilgreindar aðstæður: −2,733 V, ósjálfgengt

(a) 1,7 $\times \text{⁠}$ 10⁻¹⁰; (b) 2,6 $\times \text{⁠}$ 10⁻²¹; (c) 4,693 $\times \text{⁠}$ 10²¹; (d) 1,0 $\times \text{⁠}$ 10⁻¹⁴

(a) forskaut: Cu(s) ⟶ Cu²⁺(aq) + 2e⁻, E°_forskaut = 0,34 V; bakskaut: 2 $\times \text{⁠}$ (Ag⁺(aq) + e⁻ ⟶ Ag(s)), E°_bakskaut = 0,7996 V. (b) 3,5 $\times \text{⁠}$ 10¹⁵. (c) 5,6 $\times \text{⁠}$ 10⁻⁹ M.

Rafhlöður eru lokuð kerfi og hafa takmarkað magn hvarfefna til að eyða áður en þær tæmast. Að öðrum kosti safnast aukaafurðir efnahvarfsins upp og trufla hvarfið. Þar sem efnarafall fær stöðugt ný hvarfefni og myndefnum er veitt burt getur það haldið áfram að virka svo lengi sem hvarfefnum er bætt við.

Samkvæmt kvikfræði sameinda gerast efnahvörf hægar við lægra hitastig vegna minni tíðni árekstra milli hvarfefnasameinda. Hraði oxunar-afoxunarhvarfa sem eiga sér stað í rafhlöðum minnkar með lækkandi hitastigi, sem leiðir til minni framleiðslu rafstraums.

Mg og Zn

Bæði dæmin fela í sér bakskautsvörn. Fórnarskautið er málmurinn sem tærist, það er oxast eða hvarfast. Þegar um er að ræða járn (−0,447 V) og sink (−0,7618 V) hefur sink neikvæðari staðalafoxunaríspennu og þjónar því sem forskaut. Þegar um er að ræða járn og kopar (0,34 V) hefur járn lægri staðalafoxunaríspennu og tærist því, það er þjónar sem forskaut.

Þótt afoxunaríspenna litíums gerði því kleift að vernda hina málmana gefur þessi háa íspenna einnig til kynna hversu hvarfgjarnt litíum er; það myndi hvarfast sjálfgengt við flest efni. Þetta þýðir að litíum myndi hvarfast hratt við önnur efni, jafnvel þau sem myndu ekki oxa málminn sem það á að vernda. Slík hvarfgirni þýðir að fórnarskautið myndi eyðast hratt og þyrfti að skipta oft um það. Valfrjáls viðbótarástæða: eldhætta í návist vatns.

(a) massi Ca = 69,1 g; massi Cl₂ = 122 g. (b) massi Li = 23,9 g; massi H₂ = 3,48 g. (c) massi Al = 31,0 g; massi Cl₂ = 122 g. (d) massi Cr = 59,8 g; massi Br₂ = 276 g.

0,79 L