سوال ۱۵ — سؤال ۱۵ امتحان نهایی شیمی ۳ — مرداد ۱۴۰۵

آ) $E^\circ(\mathrm{H^+/H_2}) = 0 \Rightarrow E^\circ(\mathrm{B^{2+}/B}) = -1.18\ \mathrm{V}$

$$0.74 = E^\circ(\mathrm{A^{2+}/A}) - (-1.18) \Rightarrow E^\circ(\mathrm{A^{2+}/A}) = -0.44\ \mathrm{V}$$

ب) اکسنده‌ترین: $\mathrm{D^{2+}}$ — کاهنده‌ترین: $\mathrm{B}$

آ) پتانسیل کاهشی استاندارد نیم‌سلول هیدروژن (SHE) طبق قرارداد صفر است. از رابطهٔ دوم، پتانسیل نیم‌سلول B به دست می‌آید:

$$1.18 = 0 - E^\circ(\mathrm{B^{2+}/B}) \Rightarrow E^\circ(\mathrm{B^{2+}/B}) = -1.18\ \mathrm{V}$$

این عدد را در رابطهٔ اول می‌گذاریم:

$$0.74 = E^\circ(\mathrm{A^{2+}/A}) - (-1.18) \Rightarrow E^\circ(\mathrm{A^{2+}/A}) = 0.74 - 1.18 = -0.44\ \mathrm{V}$$

ب) برای مقایسه، پتانسیل نیم‌سلول D را هم از رابطهٔ سوم حساب می‌کنیم:

$$0.78 = E^\circ(\mathrm{D^{2+}/D}) - (-0.44) \Rightarrow E^\circ(\mathrm{D^{2+}/D}) = +0.34\ \mathrm{V}$$

ترتیب پتانسیل‌های کاهشی استاندارد:

$$E^\circ(\mathrm{D^{2+}/D}) = +0.34 > E^\circ(\mathrm{H^+/H_2}) = 0 > E^\circ(\mathrm{A^{2+}/A}) = -0.44 > E^\circ(\mathrm{B^{2+}/B}) = -1.18$$

هرچه $E^\circ$ یک نیم‌سلول بزرگ‌تر باشد، گونهٔ اکسیدشدهٔ آن (کاتیون) تمایل بیشتری به گرفتن الکترون دارد و اکسندهٔ قوی‌تری است؛ پس اکسنده‌ترین گونه $\mathrm{D^{2+}}$ است. هرچه $E^\circ$ کوچک‌تر باشد، فلز آن تمایل بیشتری به از دست دادن الکترون دارد و کاهندهٔ قوی‌تری است؛ پس کاهنده‌ترین گونه فلز $\mathrm{B}$ است.