Дано:
- pH = 3
- Давление водорода (p_H2) = 1 атм = 101325 Па
- Температура (T) = 298 К
- Постоянная Фарадея (F) = 96485 Кл/моль
Найти:
- Потенциал водородного электрода (E)
Решение:
1. Потенциал водородного электрода можно найти с помощью уравнения Нернста. Для водородного электродного процесса уравнение Нернста имеет вид:
E = E0 - (RT / nF) * ln(a_H+ / p_H2)
где:
- E0 = 0 В (стандартный потенциал водородного электрода)
- R = 8.314 Дж/(моль·К) (универсальная газовая постоянная)
- T = 298 К (температура)
- n = 2 (число электронов, участвующих в реакции)
- a_H+ = 10^(-pH) = 10^(-3) (активность ионов водорода)
- p_H2 = 101325 Па (давление водорода)
2. Подставим значения в уравнение Нернста:
E = 0 - (8.314 * 298 / (2 * 96485)) * ln(10^(-3) / 101325)
3. Вычислим числитель и знаменатель:
(RT / nF) = (8.314 * 298) / (2 * 96485) ≈ 0.0257 В
4. Вычислим логарифм:
ln(10^(-3) / 101325) = ln(10^(-3)) - ln(101325) = -3 - ln(101325)
ln(101325) ≈ 11.33
Следовательно:
ln(10^(-3) / 101325) = -3 - 11.33 = -14.33
5. Подставим значение логарифма в уравнение:
E = 0 - 0.0257 * (-14.33) = 0.0257 * 14.33 ≈ 0.369 В
Ответ:
Потенциал водородного электрода при pH = 3, нормальном давлении водорода и температуре 298 К составляет примерно 0.369 В.