Ecuația Nernst este o ecuație care leagă potențialul redox al sistemului cu activitățile substanțelor incluse în ecuația electrochimică și potențialele standard ale electrodului perechilor redox. A fost dezvoltat de chimistul fizician german Walter Nernst [1] .
Nernst a studiat comportamentul electroliților atunci când trecea un curent electric și a descoperit legea care stabilește relația dintre forța electromotoare (diferența de potențial) și concentrația ionilor. Ecuația Nernst prezice potențialul maxim de funcționare care poate fi obținut dintr-o interacțiune electrochimică atunci când presiunea și temperatura sunt cunoscute. Astfel, această lege leagă termodinamica de teoria electrochimică în domeniul rezolvării problemelor referitoare la soluții foarte diluate.
Pentru o reacție scrisă în direcția oxidării, expresia se scrie astfel:
,Unde:
În cel mai simplu caz, o semireacție a formei
ecuația se reduce la
,unde și sunt activitățile formelor oxidate și, respectiv, reduse ale substanței.
Dacă înlocuim valorile numerice ale constantelor și în formula Nernst și trecem de la logaritmi naturali la logaritmi zecimali , atunci obținem
Luați în considerare următoarele reacții:
Pentru reacția a:
Pentru reacția b:
La starea de echilibru, potențialele de oxidare ale ambelor sisteme sunt egale cu E' = E sau:
Unde:
Pe baza ecuației:
sau:
,prin urmare, K ox/red este egal cu:
.Luați în considerare calculul constantei de echilibru a reacțiilor redox - K ox / red folosind exemplul unei reacții redox :
În timpul reacției au loc două semireacții - reducerea ionului permanganat și oxidarea ionului Fe 2+ conform ecuațiilor:
Numărul de electroni care participă la semireacție este 5, adică n = 5; potențiale standard pentru participanții la semireacție:
.Găsim prin ecuație:
.prin urmare
[2] .Dicționare și enciclopedii |
---|