1. No category

Veden termodynaaminen stabiilisuus
Hapen muodostumisreaktio veden hajotessa:
2 H 2Ol   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: