Elektrokimya Redoks Sistemlerinin Kendiliğinden Meydana Gelişi

Redoks sistemlerinin kendiliğinden meydana gelişi
Elektrokimyasal pillerde kimyasal enerji ,elektriksel enerjiye dönüşürMatematiksel olarak bu dönüşüm pilin elektromotor kuvveti ile elektriksel yükün çarpımı olarak gösterilirSonucunun birimi coulombdur




Elektrokimyasal pilin toplam yükü , mol sayısı ile Faraday sabitinin (F) çarpılması ile bulunur



Faraday sabiti, 1 mol elektronun toplam elektriksel yüküdürDeneysel olarak 96485,3 coulomb olarak ölçülmüştür
Pilin elektromotor kuvveti maksimum voltaj üretildiğinde ölçülürKimyasal reaksiyon'dan elde edilen en fazla elektrik enerjisini hesaplamak için bu değer kullanılırBu enerjiye elektriksel iş denir ve aşağıdaki eşitlikle gösterilir




Böylece serbest enerji,sistemden ayrılabilen mekanik işin bir büyüklüğüdürBu değeri önceki eşitlikte yerine koyduğumuzda çıkan bu eşitlik kendiliğindenlik ve elektrokimyasal pil arasındaki ilişkiyi ortaya çıkarır



Gibbs serbest enerjisi ve maksimum elektriksel iş arasındaki ilişki (standart sıcaklık ve basınç altında) sayesinde sistemin kendiliğinden bir proses olup olmadığı tahmin edilebilir
Kendiliğinden oluşan elektrokimyasal bir reaksiyon,elektrokimyasal pillerde elektrik akımı üretmek için kullanılabilirBu,bütün pillerde ve yakıt pillerinde temel çalışma prensibidirÖrneğin,yakıt pillerinde oksijen gazının (O2 ve hidrojen gazının (H2) birleşmesi ile su,ısı ve elektriksel enerji açığa çıkar
Karşıt olarak,kendiliğinden olmayan elektrokimyasal reaksiyonların, yeterli voltaj uygulanarak ileri yönde gitmesi sağlanabilirSuyun oksijen ve hidrojen gazlarına elektrolizi buna tipik bir örnektir
Denge sabiti ve kendiliğindenlik,elektrokimyasal hücrelerde Gibbs serbest enerjisi terimleri ile aşağıdaki gibi açıklanabilirİki eşitliğin çözülmesi ile pilin denge sabiti ve standart potansiyeli arasındaki ilişki gösterilebilir



Önceki eşitlik Briggsian logaritması şeklinde gösterilebilir:


Kaynak : Wikipedia