ネルンスト式に関しての初歩的な計算の質問です。

質問

電気化学初心者です。初歩的な間違い、勘違い等ご指摘いただけたらと思っています。宜しくお願いします。

今二酸化塩素と鉄の腐食を考えています。

ClO2＋e－⇒ClO2－・・・(1)（酸化還元電位0.96Vとする）
Fe⇒Fe2＋＋2e－・・・(2)（酸化還元電位-0.44Vとする）

(1)(2)より

2ClO2＋Fe⇒2ClO2－＋Fe2＋・・・(3)

標準状態でのギブスの自由エネルギー変化ΔG*は

ΔG*＝(2ΔG*ClO2－＋ΔG*Fe2＋)－(2ΔG*ClO2＋ΔG*Fe)・・・(4)

標準状態と仮定せずに一般的な状態ΔGで考えると

G＝G*＋RT lnA・・・(5)

だから(5)を(4)に代入すると

ΔG＝(2ΔGClO2－－2RT lnClO2－＋ΔGFe2＋－RT lnFe2＋)－
(2ΔGClO2－2RT lnClO2＋ΔGFe－RT lnFe)

ΔG＝2(ΔGClO2――ΔGClO2)＋(ΔGFe2＋－ΔGFe)＋2RT lnClO2/ClO2－＋RT lnFe/Fe2＋

ΔG＝2(ΔGClO2＋ΔGce)＋(ΔGFe－2ΔGae) ＋2RT lnClO2/ClO2－＋RT lnFe/ Fe2＋

今腐食が起こり平衡状態であると仮定すれば2(ΔGce－ΔGae)=０だから

ΔG＝2ΔGClO2＋ΔGFe＋2RT lnClO2/ClO2－＋RT lnFe/Fe2＋

両辺を－nFで割ると

E＝2EClO2＋EFe＋2RT/nF lnClO2－/ClO2＋RT/nF lnFe2＋/Fe

E＝(2×0.96)＋(－0.44)＋2RT/nF lnClO2－/ClO2＋RT/nF lnFe2＋/Fe

E＝1.48＋2RT/nF lnClO2－/ClO2＋RT/nF lnFe2＋/Fe

E＝1.48＋RT/nF ln(ClO2－/ClO2)2×Fe2＋/Fe

E＝1.48＋RT/nF ln K（Kは(3)の平衡定数）

n=2なので

E＝1.48＋0.0295 log K

このような計算の考え方であっているのでしょうか？

いまいちネルンスト式の本質を分かっていないので説明お願いします。

回答No.1

noname#160321 · ベストアンサー

大変失礼ですが、長年このサイトを見てきて、どれが濃度か分らないネルンストの式を見たのは初めてです。
濃度を表しておられるのかも知れませんが、それでしたら[Ｆe^2+]の様な標準的な表記法で書いて頂けないでしょうか。
>ΔG＝2(ΔGClO2――ΔGClO2)＋(ΔGFe2＋－ΔGFe)＋2RT lnClO2/ClO2－＋RT lnFe/Fe2＋
などで、例えば、ΔGClO2―はΔG_ClO2―なのかΔG*[ClO2―]なのか、見ていて混乱してしまいます。
なにしろ長いので、追い切れません。
さらに、なぜ「標準状態」ではいけないのか、分りません。
(5)を(4)に代入する理由が分りません。
済みませんが、もう一度標準的な表記法で書いて投稿し直して頂けませんでしょうか。
質問にはそれなりの了解事項があると存じます。
m(_ _)m