Sådan beregnes Nernst ligninger

Nernst ligningen bruges i elektrokemi og er opkaldt efter fysisk kemiker Walther Nernst. Den generelle form for Nernst-ligningen bestemmer det punkt, hvor en elektrokemisk halvcelle når ligevægt. En mere specifik form bestemmer den samlede spænding for en fuld elektrokemisk celle, og en yderligere form har applikationer inden for en levende celle. Nernst-ligningen bruger standardpotentialet for halvcellereduktion, kemikaliets aktivitet i cellen og antallet af elektroner, der overføres i cellen. Det kræver også værdier for den universelle gaskonstant, den absolutte temperatur og Faraday-konstanten.

Definer komponenterne i den generelle Nernst-ligning. E er halvcellereduktionspotentialet, Eo er standardpotentialet for halvcellereduktion, z er antallet af elektroner overført, aRed er den reducerede kemiske aktivitet for kemikaliet i cellen, og aOx er det oxiderede kemikalie aktivitet. Desuden har vi R som den universelle gaskonstant på 8,314 Joule / Kelvin mol, T som temperaturen i Kelvin og F som Faraday-konstanten på 96.485 coulombs / mol.

Forenkle Nernst ligningen til standard laboratorieforhold. For E = Eo - (RT / zF) Ln (aRed / aOx) kan vi behandle RT / F som en konstant, hvor F = 298 grader Kelvin (25 grader Celsius). RT / F = (8,314 x 298) / 96,485 = 0,0256 volt (V). Således er E = Eo - (0,0256 V / z) Ln (aRed / aOx) ved 25 grader C.

Konverter Nernst-ligningen til at bruge en basis 10 logaritme i stedet for den naturlige logaritme for større bekvemmelighed. Fra logaritmens lov har vi E = Eo - (0,025693 V / z) Ln (aRed / aOx) = Eo - (0,025693 V / z) (Ln 10) log10 (aRed / aOx) = Eo - (0,05916 V / z) log10 (aRed / aOx).

Brug Nernst ligningen E = RT / zF ln (Co / Ci) i fysiologiske anvendelser, hvor Co er koncentrationen af ​​en ion uden for en celle, og Ci er koncentrationen af ​​ionen inde i cellen. Denne ligning tilvejebringer spændingen for en ion med ladning z over en cellemembran.

  • Del
instagram viewer