نیرو محرکۀ سلول (emf)
°E سلول، اختلاف پتانسیل میان دو نیم‌سلول کاتد و آند را نشان می‌دهد، کمیتی که به نیروی الکتروموتوری معروف است و با emf نشان داده می‌شود:
برای درک بهتر تعریف بالا نیاز به چند یادآوری از پست‌های قبل داریم:
- آموختیم که آند، الکترودی است که در آن، نیم واکنش اکسایش انجام شده و کاتد، الکترودی است که در آن، نیم واکنش اکسایش انجام می‌شود.
- از طرفی نیم سلول زمانی تشکیل می‌شد که یک جسم رسانا را (مانند فلز) را درون یک محلول الکترولیت قرار دهیم.
- همچنین متوجه شدیم که هر نیم سلولی °E خود را دارد، و از آنجایی که °E به معنای پتانسیل کاهشی استاندارد هست، پس هرچه °E یک نیم سلول بیشتر یا مثبت‌تر باشد، تمایل آن نیم سلول به کاهش و گرفتن الکترون در یک واکنش نیز بیشتر است، مطابق جدول زیر:
حالا بریم سراغ یک مثال:
مثال: با توجه به جدول بالا، emf سلولی که واکنش زیر در آن رخ می‌دهد را حساب کنید:
Zn(s)+Cu2+(aq)→Zn2+(aq)+Cu(s)
پاسخ: با توجه به واکنش متوجه می‌شویم که:
عدد اکسایش روی (Zn) از صفر به 2+ افزایش یا اکسایش پیدا کرده است:
Zn(s)→Zn2+(aq)+2e : نیم واکنش اکسایش
عدد اکسایش یون مس (+Cu2) از 2+ به صفر کاهش پیدا کرده است:
Cu2+(aq)+2e→Cu(s) : نیم واکنش کاهش
پس الکترود روی (Zn) را که در آن اکسایش رخ داده، آند در نظر گرفته و الکترود مس (Cu) را که در آن کاهش انجام شده، کاتد در نظر می‌گیریم.
حال با توجه به جدول بالا °E نیم سلول‌های روی و مس را پیدا می‌کنیم که به ترتیب برابر با: 0.76- و 0.34+ ولت هستند. پس با توجه به فرمول °Eسلول، emf این سلول را حساب می‌کنیم:
از کاربردهای emf این است که:
- واکنش‌های اکسایش-کاهشی که دارای emf مثبتی هستند تمایل به انجام شدن دارند و در جهت طبیعی انجام می‌شوند، مانند: مثال بالا.
- واکنش‌های واکنش‌های اکسایش-کاهشی که دارای emf منفی هستند تمایل به انجام شدن ندارند و در صورت انجام پذیر بودن، جهت غیر طبیعی انجام می‌شوند.
