Veden termodynaaminen stabiilisuus
Transcription
Veden termodynaaminen stabiilisuus
Veden termodynaaminen stabiilisuus Hapen muodostumisreaktio veden hajotessa: 2 H 2Ol O2 g 4 H aq 4 e Kyseessä on vedyn hapettuminen Anodinen reaktio Nernstin yhtälö voidaan kirjoittaa muodossa: E E0 4 RT RT lg K E0 lg H pO2 zF zF Tarkastellaan veden stabiilisuusalueen (ylä)rajaa Tilannetta, jossa alkaa muodostua happea reaktion mukaisesti Tilanne, jossa tasapainohapenpaine ylittää ulkoisen ilmanpaineen pO2 = 1 4 RT lg H pO2 zF 19,14 298 1,228 4 lg H 1 4 96500 1,228 0,0591 lg H E E0 1,228 0,0591 pH Eli tasapainopotentiaali, jonka yläpuolella vesi hajoaa muodostaen happikaasua, riippuu pH:sta yllä esitetyn yhtälön mukaisesti. Vastaavasti voidaan kirjoittaa vedyn muodostumisreaktio: 2 H aq 2 e H 2 g Kyseessä on vedyn pelkistyminen Katodinen reaktio Nernstin yhtälö voidaan kirjoittaa muodossa: E E0 pH 2 RT RT lg K E0 lg 2 zF zF H Tarkastellaan veden stabiilisuusalueen (ala)rajaa Tilannetta, jossa alkaa muodostua vetyä reaktion mukaisesti Tilanne, jossa tasapainovedynpaine ylittää ulkoisen ilmanpaineen pH2 = 1 RT 1 RT lg E0 lg H 2 zF zF H 2 RT 2 RT E0 lg H E0 pH zF zF E E0 2 Vedynmuodostumisen standardielektrodipotentiaali on nolla: E 0 2 19,14 298 pH 0 0,0591 pH 2 96500 Eli tasapainopotentiaali, jonka alapuolella vetykaasua muodostuu, riippuu pH:sta yllä esitetyn yhtälön mukaisesti. Piirtämällä edellä ratkaistut suoran yhtälöt: E 1,228 0,0591 pH E 0 0,0591 pH pH-E-asteikoille saadaan veden stabiilisuusalue esitettyä graafisesti: