Svar:
Begge disse reaktioner er spontane.
Forklaring:
Du reagerer faktisk på to redox-reaktioner, hvilket betyder, at du nemt kan finde ud af, hvilken der er spontan ved at se på standard reduktionspotentialer til halv-reaktionerne.
Tag den første reaktion
# 2 (l)) + 2Br _ ((aq)) ^ (-) -> Br_ (2 (l)) + 2Cl ((aq)) ^ (-) #
Det standard reduktionspotentialer for halv-reaktionerne er
#Br_ (2 (l)) + 2e ^ (-) rightleftharpoons 2Br _ ((aq)) ^ (-) #, # E ^ @ = "+1.09 V" #
#Cl_ (2 (g)) + 2e ^ (-) rightleftharpoons 2Cl _ ((aq)) ^ (-) #, # E ^ @ = "+1.36 V" #
For at reaktionen skal finde sted, har du brug for klor til oxiderer bromidanionen til flydende bromim og reduceres til chloridanionen i processen.
Da chlor har a mere positiv #E ^ @ # værdi, vil det være mere end bare at gøre det. Det betyder, at den første ligevægtsreaktion rent faktisk vil bevæge sig til venstre, og den anden ligevægtsreaktion vil bevæge sig til ret.
Standardcellepotentialet for den samlede reaktion vil således være
#E_ "celle" ^ @ = E_ "katode" ^ @ + E_ "anode" ^ @ #
#E_ "celle" ^ @ = "1,36 V" + underbrace ((- - 1,09 V)) _ (farve (blå) ("fordi ligevægten bevæger sig til venstre!")) = "+0.27 V"
Cellens spontanitet er givet ved ligningen
# DeltaG ^ @ = -nF * E_ "celle" ^ @ #, hvor
# N # - antallet af elektroner udvekslet i reaktionen
# F # - Faradays konstant.
Dette fortæller dybest set dig, for at cellereaktionen skal være spontan, #DeltaG ^ @ # må være negativ, hvilket indebærer det #E_ "celle" ^ @ # må være positiv.
Da det er tilfældet med den første reaktion, er det faktisk spontan.
Den samme fremgangsmåde kan anvendes til den anden reaktion.
#Br_ (2 (1)) + 2I _ ((aq)) ^ (-) -> I_ (2 (aq)) + 2Br _ ((aq)) ^ (-) #
Brug igen standard elektrode potentialer
#I_ (2 (s)) + 2e ^ (-) rightleftharpoons 2I _ ((aq)) ^ (-) #, # E ^ @ = "+0,54 V" #
#Br_ (2 (l)) + 2e ^ (-) rightleftharpoons 2Br _ ((aq)) ^ (-) #, # E ^ @ = "+1.09 V" #
Denne gang har du brug for brom til oxiderer iodidanionen til iod og reduceres i processen. Det mere positiv #E ^ @ # værdi for broms reduktion halv reaktion bekræfter, at dette er, hvad der vil ske.
Den første ligevægt vil igen skifte til venstre, og den anden ligevægt til ret. Det betyder at du har
#E_ "celle" ^ @ = E_ "katode" ^ @ + E_ "anode" ^ @ #
#E_ "celle" ^ @ = "+1.09 V" + underbrace ((- "0,54 V")) _ (farve (blå) ("fordi ligevægten skifter til venstre!")) = "+0.55 V"
Igen a positiv #E_ "celle" ^ @ # indebærer a negativ #DeltaG ^ @ #, og dermed a spontan reaktion.
