AP Chemistry

thế điện cực pincell potential

cell potentialVietnamese: thế điện cực pin

Còn gọi:Also called: thế pin · sức điện động · E · ecell · điện áp pin · cell voltage · potential

Thế điện cực pin là hiệu điện thế giữa catot và anot của một pin điện hóa, đo bằng vôn.Cell potential is the difference in electric potential between the cathode and the anode of an electrochemical cell, measured in volts.

Trực giác: Hãy tưởng tượng thế điện cực pin như độ chênh lệch mực nước giữa hai hồ nối bằng một ống dẫn — nước càng chênh lệch nhiều thì dòng chảy qua ống càng mạnh.Intuition: Think of cell potential as the difference in water level between two reservoirs joined by a pipe — the greater the difference, the stronger the flow through the pipe.

Công thức chínhKey formula

E^\circ_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{cathode}} - E^\circ_{\text{anode}}

Định nghĩa đầy đủFull definition1 phút đọc1 min read

Thế điện cực pin (cell potential) biểu thị khả năng sinh công điện của phản ứng oxi hoá–khử qua hiệu điện thế giữa catot và anot; electron đi từ anot đến catot qua mạch ngoài. Ở điều kiện chuẩn, thế của pin bằng thế khử chuẩn của catot trừ thế khử chuẩn của anot. Trong điều kiện đang xét, giá trị dương ứng với phản ứng thuận tự diễn biến và $\Delta G<0$ ; ở cân bằng, $E_{\text{cell}}=0$ dù chất phản ứng có thể vẫn còn.

Cell potential measures the ability of a redox reaction to do electrical work, expressed as the potential difference between the cathode and the anode; electrons travel from the anode to the cathode through the external circuit. Under standard conditions, the cell potential equals the standard reduction potential of the cathode minus that of the anode. Under the conditions being considered, a positive value means the forward reaction is spontaneous and $\Delta G<0$ ; at equilibrium $E_{\text{cell}}=0$ , even though reactants may still be present.

Ký hiệuNotation

E_{\text{cell}}

E^\circ_{\text{cell}}

E_{\text{cell}}

E^\circ_{\text{cell}}

Đơn vịUnitsV (vôn)V (volts)

Công thức chi tiếtFormula details4 công thức4 formulas

\htmlClass{fp-1}{E^\circ_{\text{cell}}} = \htmlClass{fp-0}{E^\circ_{\text{cathode}} - E^\circ_{\text{anode}}}

\htmlClass{fp-1}{E^\circ_{\text{cell}}} = \htmlClass{fp-0}{E^\circ_{\text{cathode}} - E^\circ_{\text{anode}}}

Dùng để tính thế điện cực chuẩn của pin từ thế khử chuẩn của catot và anot.Gives the standard cell potential from the standard reduction potentials of the cathode and the anode.

Trong đóWhere

E^\circ_{\text{cell}}

thế điện cực chuẩn của pin — Vstandard cell potential — V

E^\circ_{\text{cathode}}

thế khử chuẩn tại catot (nơi xảy ra khử) — Vstandard reduction potential at the cathode (site of reduction) — V

E^\circ_{\text{anode}}

thế khử chuẩn tại anot (nơi xảy ra oxi hóa) — Vstandard reduction potential at the anode (site of oxidation) — V

E_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{cell}} - \frac{RT}{nF} \ln Q

Dùng để tính thế điện cực của pin ở điều kiện không chuẩn bằng thương số phản ứng $Q$ .Gives the cell potential under nonstandard conditions using the reaction quotient $Q$ .

Trong đóWhere

E_{\text{cell}}

thế điện cực tại điều kiện thực tế — Vcell potential under nonstandard conditions — V

E^\circ_{\text{cell}}

thế điện cực chuẩn của pin — Vstandard cell potential — V

R

hằng số khí lý tưởng — 8.314 J/(mol·K)ideal gas constant — 8.314 J/(mol·K)

T

nhiệt độ tuyệt đối — Kabsolute temperature — K

n

số mol electron trao đổi trong phản ứng oxi hóa khử — molmoles of electrons transferred in the redox reaction — mol

F

hằng số Faraday — điện tích của một mol electron — 96485 C/molFaraday constant, the charge of one mole of electrons — 96485 C/mol

Q

thương số phản ứng (reaction quotient)reaction quotient

\htmlClass{fp-1}{\Delta G} = \htmlClass{fp-0}{-nFE_{\text{cell}}}

\htmlClass{fp-1}{\Delta G} = \htmlClass{fp-0}{-nFE_{\text{cell}}}

Dùng để quy đổi giữa thế điện cực và năng lượng tự do Gibbs ở điều kiện chuẩn hoặc không chuẩn.Converts between cell potential and Gibbs free energy, under standard or nonstandard conditions.

Trong đóWhere

\Delta G

biến thiên năng lượng tự do Gibbs — JGibbs free energy change — J

n

số mol electron trao đổi — molmoles of electrons transferred — mol

F

hằng số Faraday — 96485 C/molFaraday constant — 96485 C/mol

E_{\text{cell}}

thế điện cực của pin — Vcell potential — V

\htmlClass{fp-1}{E^\circ_{\text{cell}}} = \htmlClass{fp-0}{\frac{RT}{nF} \ln K}

\htmlClass{fp-1}{E^\circ_{\text{cell}}} = \htmlClass{fp-0}{\frac{RT}{nF} \ln K}

Dùng để quy đổi giữa thế điện cực chuẩn và hằng số cân bằng khi hệ đạt cân bằng.Converts between the standard cell potential and the equilibrium constant once the system reaches equilibrium.

Trong đóWhere

E^\circ_{\text{cell}}

thế điện cực chuẩn của pin — Vstandard cell potential — V

R

hằng số khí lý tưởng — 8.314 J/(mol·K)ideal gas constant — 8.314 J/(mol·K)

T

nhiệt độ tuyệt đối — Kabsolute temperature — K

n

số mol electron trao đổi — molmoles of electrons transferred — mol

F

hằng số Faraday — 96485 C/molFaraday constant — 96485 C/mol

K

hằng số cân bằng của phản ứng oxi hóa khửequilibrium constant of the redox reaction

Hay hiểu saiCommon misconceptions3 ý · 1 phút đọc3 points · 1 min read

Không nhân thế điện cực chuẩn khi nhân hệ số bán phản ứng.

Đây là đại lượng cường tính, nên phải giữ nguyên giá trị tra bảng; chỉ $\Delta G^\circ=-nFE^\circ$ đổi theo số electron.

Thế điện cực bằng không không có nghĩa pin đã hết chất phản ứng.

Khi $Q=K$ , hệ cân bằng và $E_{\text{cell}}=0$ , dù chất phản ứng có thể vẫn còn. Pin ngừng hoạt động vì hết chênh lệch thế.

Kết tủa không phải lúc nào cũng làm giảm thế điện cực pin.

Theo phương trình Nernst, chiều thay đổi phụ thuộc ion bị giảm nằm ở tử hay mẫu của $Q$ . Hãy xác định ion là chất phản ứng hay sản phẩm trước khi kết luận.

Do not multiply a standard potential when you multiply a half-reaction's coefficients.

Potential is an intensive property, so the tabulated value stays the same; only $\Delta G^\circ=-nFE^\circ$ scales with the number of electrons.

A cell potential of zero does not mean the cell has run out of reactants.

When $Q=K$ the system is at equilibrium and $E_{\text{cell}}=0$ , even though reactants may remain. The cell stops working because there is no longer any potential difference.

Forming a precipitate does not always lower the cell potential.

By the Nernst equation, the direction of the change depends on whether the ion being removed appears in the numerator or the denominator of $Q$ . Decide whether that ion is a reactant or a product before you conclude anything.

Mẹo phòng thiExam tips2 mẹo2 tips

Viết hai bán phản ứng trước khi tính thế điện cực chuẩn.

Nêu rõ phản ứng khử, phản ứng oxi hoá và lấy thế khử chuẩn của catot trừ anot. Với pin tự diễn biến ở điều kiện chuẩn, kiểm tra $E^\circ_{\text{cell}}>0$ .

Lập luận định tính phải nêu chiều đổi của cả $Q$ và $E_{\text{cell}}$ .

Xác định chất bị lấy khỏi dung dịch, suy ra $Q$ tăng hay giảm, rồi dùng phương trình Nernst để kết luận.

Write both half-reactions before calculating a standard cell potential.

State which species is reduced and which is oxidized, then subtract the anode's standard reduction potential from the cathode's. For a cell that is spontaneous under standard conditions, check that $E^\circ_{\text{cell}}>0$ .

A qualitative argument must give the direction of change for both $Q$ and $E_{\text{cell}}$ .

Identify the species removed from solution, decide whether $Q$ increases or decreases, then apply the Nernst equation to reach a conclusion.

Tần suất trong đề AP ChemistryHow often it shows up on AP ChemistryThường xuyênVery common

Khái niệm này sinh ra từ đâuWhere the concept comes from1 phút đọc1 min read

1889Alessandro VoltaWalther NernstJohn Frederic Daniell

Năm 1889, Walther Nernst định lượng thế điện cực bằng phương trình mang tên ông để tính hiệu điện thế do phản ứng oxi hoá–khử tạo ra.

In 1889, Walther Nernst quantified electrode potential with the equation that bears his name, allowing the potential difference produced by a redox reaction to be calculated.

Vì sao mang đúng cái tên này? Tên gọi ghép từ hai phần đều có gốc lịch sử rõ ràng. Phần "cell" chỉ pin điện hóa, thiết bị gồm hai nửa pin (half-cell) nối với nhau, tức đơn vị cơ bản mà từ đó người ta ghép thành bộ nguồn lớn hơn. Phần "potential" là thế, thừa hưởng thẳng từ cách nói "hiệu điện thế" trong truyền thống Volta, nơi đại lượng này được hình dung như chênh lệch thế giữa hai vật liệu tiếp xúc. Vì vậy cụm từ có nghĩa đen là chênh lệch thế giữa hai nửa của một pin, đúng như cách phương trình Nernst (Nernst equation) tính nó ngày nay.

Nguồn đối chiếuSources

Bạn nắm chắc chưa?Check your understanding

Quiz câu thật từ ngân hàng đềReal exam questions from our question bank

Vài câu thật gắn đúng khái niệm này, chấm ngay kèm giải thích từng đáp án — hệ thống ghi nhớ bạn nắm tới đâu.A few real questions on exactly this concept, graded instantly with an explanation for every choice — the system remembers how well you know it.

Tạo tài khoảnCreate an account

Học tiếp từ đâyKeep learning

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termPin Galvani (Volta) và bình điện phânỨng dụng nhiệt động · khoácourse AP Chemistry

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termThế điện cực pin và năng lượng tự doỨng dụng nhiệt động · khoácourse AP Chemistry

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termThế điện cực pin trong điều kiện không chuẩnỨng dụng nhiệt động · khoácourse AP Chemistry

Cần trướcLearn firstpin galvanigalvanic cell nửa phản ứnghalf-reaction

Dẫn tớiLeads tophương trình NernstNernst equation (sắp có)(coming soon)

Liên quanRelatedthế điện cực pin chuẩnstandard cell potential (sắp có)(coming soon)biến thiên năng lượng tự do GibbsGibbs free energy change (ΔG°)

Mục tiêu và lộ trình unit ai cũng xem được — làm bài tập và lưu tiến độ thì cần đăng nhập.Anyone can view a unit's goals and roadmap — sign in to do the exercises and save your progress.

Hay nhầm vớiOften confused with

Thuật ngữTermKhác nhau ở đâuHow they differHay nhầm khiMixed up when

thế khử chuẩn (standard reduction potential)standard reduction potential

Khác nhau ở đâuHow they differThế điện cực pin là hiệu điện thế tổng của cả pin, đo bằng vôn. Thế khử chuẩn là thế của riêng một nửa phản ứng khử so với điện cực hydro chuẩn.

Hay nhầm khiMixed up whenĐề cho bảng thế khử chuẩn và hỏi tính thế điện cực pin của pin.

Cùng chủ đềSame topic

Nguồn tham khảoReferences

[1]Chemistry The Central Science in SI Units 15th Expanded Global Edition. tr. 20, 952, 965.