Redoks Reaksiyonunun Kendiliğindenliği (Kendiliğinden Süreç)
Elektrokimyasal hücrelerin çalışması sırasında, kimyasal enerji elektrik enerjisine dönüştürülür ve matematiksel olarak hücrenin emf ürünü ve harici devre üzerinden aktarılan elektrik yükü olarak ifade edilir .
- Elektrik enerjisi = E hücresi C trans
burada E hücresi volt (V) olarak ölçülen hücre potansiyeli ve C trans zamanla entegre edilmiş ve kulomblar (C) olarak ölçülen hücre akımıdır; C trans ayrıca, transfer edilen (mol cinsinden ölçülen) toplam elektron sayısının Faraday sabiti (F) ile çarpılmasıyla da belirlenebilir.
Sıfır akımda hücrenin emf’si mümkün olan maksimum emf’dir. Kimyasal reaksiyondan elde edilebilecek maksimum elektrik enerjisini hesaplamak için kullanılır . Bu enerjiye elektrik işi denir ve aşağıdaki denklem ile ifade edilir:
- ,
burada iş sisteme pozitif olarak tanımlanır.
Yana serbest enerjisi bir sistem elde edilebilir maksimum iş miktarı, tek bir yazabilir: [23]
Pozitif hücre potansiyeli Gibbs serbest enerjisinde negatif bir değişiklik verir. Bu, dış devre yoluyla katottan anoda bir elektrik akımının hücre üretimi ile tutarlıdır . Akım, harici bir potansiyel empoze edilerek zıt yönde sürülürse, elektrolizi sürmek için hücre üzerinde çalışma yapılır. [23]
Bir kendiliğinden elektrokimyasal reaksiyon, (daha az sıfırdan Gibbs serbest enerjisi değişim) elektrokimyasal hücrelerde bir elektrik akımı üretmek için kullanılabilir. Bu, tüm pillerin ve yakıt hücrelerinin temelidir . Örneğin, gaz halindeki oksijen (O 2 ) ve hidrojen (H 2 ) bir şekilde, su ve enerji, ısı ve elektrik enerjisi, tipik olarak bir arada bir yakıt hücresinde birleştirilebilir. [23]
Tersine, kendiliğinden olmayan elektrokimyasal reaksiyonlar, yeterli voltajda bir akımın uygulanmasıyla ileri doğru itilebilir . Elektroliz gaz halinde oksijen ve hidrojen suyun içine tipik bir örneğidir.
Bir elektrokimyasal hücre için denge sabiti , K ve Gibbs serbest enerjisi arasındaki ilişki şu şekilde ifade edilir:
- .
Standart potansiyel ve denge sabit verimleri arasındaki ilişkiyi ifade etmek için yeniden düzenleme
- .
Önceki denklem, aşağıda gösterildiği gibi Briggsian logaritmasını kullanabilir :
