Witaj :)
Mamy dane dwa półogniwa. Pierwsze to półogniwo magnezowe, a drugie to półogniwo złotowe(III). Abyśmy mogli wskazać anodę, oraz katodę ogniwa zbudowanego z tych dwóch półogniw musimy znaleźć wartości potencjałów standardowych:
[tex]E^0_{Mg/Mg^{2}}=-2,36V\\\\E^0_{Au/Au^{3+}}=1,40V[/tex]
Znając już wartości potencjałów standardowych możemy określić które z dwóch półogniw będzie stanowić katodę, a które anodę. Półogniwo o wyższej wartości potencjału standardowego jest katodą, a ta o niższej anodą.
ODP.: Katodę stanowi półogniwo Au/Au³⁺, zaś anodę Mg/Mg²⁺.
Schemat ogniwa zapisujemy zgodnie z tzw. Konwencją Sztokholmską. Schemat ogólny takiego ogniwa według tej konwencji wygląda następująco:
[tex](-)\ anoda\ |\ roztwor\ anodowy\ ||\ roztwor\ katodowy\ |\ katoda\ (+)[/tex]
Z poprzedniego zadania mamy już określoną anodę i katodę. Możemy więc schematycznie zapisać nasze ogniwo:
[tex]\Large \boxed{(-)\ Mg|Mg^{2+}||Au^{3+}|Au\ (+)}[/tex]
Symbol || w ogniwie oznacza klucz elektrolityczny, którym najczęściej jest nasycony roztwór chlorku potasu.
Aby zapisać równania elektrodowe zachodzące w tym ogniwie musimy wiedzieć na jakiej elektrodzie zachodzi reakcja redukcji, a na jakiej utlenianie. Na anodzie zachodzi zawsze reakcja utleniania, a na katodzie reakcja redukcji. Wobec czego możemy zapisać równania elektrodowe:
[tex]A(-):\ Mg\rightarrow Mg^{2+}+2e^-\\\\K(+):\ Au^{3+}+3e^-\rightarrow Au[/tex]
Zgodnie z zasadą zachowania ładunku elektrycznego ilość elektronów oddanych, oraz przyjętych w reakcjach połówkowych musi być identyczna. Wobec czego aby ilości elektronów się zgadzały mnożymy pierwszą reakcję przez 3, natomiast drugą przez 2:
[tex]A(-):\ 3Mg\rightarrow 3Mg^{2+}+6e^-\\\\K(+):\ 2Au^{3+}+6e^-\rightarrow 2Au[/tex]
Aby zapisać sumaryczną reakcję zachodzącą w ogniwie zbudowanym z powyższych półogniw wystarczy dodać stronami reakcję anodową i katodową:
[tex]3Mg+2Au^{3+}\rightarrow 3Mg^{2+}+2Au[/tex]
SEM, czyli siła elektromotoryczna ogniwa zbudowanego z dwóch półogniw to różnica potencjałów katody i anody. W naszym ogniwie katodę stanowi półogniwo złotowe(III), a anodę półogniwo magnezowe. Obliczmy zatem SEM tego ogniwa korzystając z wartości potencjałów standardowych zapisanych w zadaniu 1:
[tex]SEM=E^0_{Au/Au^{3+}}-E^0_{Mg/Mg^{2+}}=1,40V-(-2,36V)=1,40V+2,36V=3,76V[/tex]
ODP.: SEM tego ogniwa wynosi 3,76V.