Equació de Nernst
De Viquipèdia
L'equació de Nernst, desenvolupada pel químic i físic alemany Walther Hermann Nernst, s'utilitza per calcular el potencial de reducció d'un elèctrode quan les condicions no són les estàndard (concentració 1M, pressió d'1 atm, temperatura de 298K).
Taula de continguts |
[edita] Equació
On E és el potencial corregit de l'elèctrode, E0 el potencial en condicions estàndard (els potencials es troben tabulats per diferents reaccions redox), R la famosa constant dels gasos, T la temperatura absoluta, n la quantitat de mols d'electrons que participen a la reacció, F la constant de Faraday (aproximadament 96500 Coulomb/mol), i Q la següent expressió:
On "C" i "D" són les pressions parcials i/o concentracions molars en cas de gasos o d'ions dissolts, respectivament, dels productes de reacció; "A" i "B" ídem per als reactius. Els exponents són la quantitat de mols de cada substància implicada en la reacció (coficients estequiomètrics). A les substàncies en estat sòlid se'ls assigna concentració unitària, raó que explica que no apareixen en Q.
[edita] Aplicació a piles
La força electromotriu d'una pila es calcula amb la següent expressió:
ΔE = ERedCatode − ERedAnode
Ambdós potencials de reducció es calculen amb l'equació de Nernst, per tant, traient factor comú i operant amb els logaritmes s'obté la següent equació:
On "ΔE" és la diferència de potencial corregida de la pila i "ΔE0 la diferència de potencial de la pila en condicions estàndard, és a dir, calculada amb les reaccions tabulades, sense corregir amb l'equació de Nernst per elèctrodes.
[edita] Exemple d'aplicació
En la pila de reacció 
s'intercanvien 6 electrons, per tant n = 6 y ![Q = \frac{[Al^{3+}]^2}{[Zn^{2+}]^3}](../../../../math/a/8/3/a837ae46059a940b8e203ffeac621b22.png)
On [ ] es refereix a concentració.
Si només es cerca el potencial corregit del càtode (reducció) llavors ![Q = \frac{1}{[Zn^{2+}]^3}](../../../../math/4/7/9/47994253d581a89f8837ded2bfe9f73e.png)
[edita] Simplificació per temperatura estàndard
Per T = 298K l'equació es redueix a:
Aquestes versions simplificades són les més utilitzades per elèctrodes i piles a temperatura ambient ja que l'error que es produeix per diferències entre la temperatura real i l'expressada en l'equació és insignificant.
[edita] Unitats
Les unitats del potencial de reducció s'expressen en volts (V). Les concentracions no inclouen les unitats pel que el resultat del logaritme és adimensional.
