Die Nernst-Gleichung wird in der Elektrochemie verwendet und ist nach dem Physikochemiker Walther Nernst benannt. Die allgemeine Form der Nernst-Gleichung bestimmt den Punkt, an dem eine elektrochemische Halbzelle das Gleichgewicht erreicht. Eine spezifischere Form bestimmt die Gesamtspannung einer vollständigen elektrochemischen Zelle und eine zusätzliche Form hat Anwendungen innerhalb einer lebenden Zelle. Die Nernst-Gleichung verwendet das Standard-Halbzellen-Reduktionspotential, die Aktivität der Chemikalie in der Zelle und die Anzahl der in der Zelle übertragenen Elektronen. Außerdem werden Werte für die universelle Gaskonstante, die absolute Temperatur und die Faraday-Konstante benötigt.
Definieren Sie die Komponenten der allgemeinen Nernst-Gleichung. E ist das Halbzellen-Reduktionspotential, Eo ist das Standard-Halbzellen-Reduktionspotential, z ist die Anzahl der Elektronen übertragen, aRed ist die reduzierte chemische Aktivität der Chemikalie in der Zelle und aOx ist die oxidierte Chemikalie Aktivität. Außerdem haben wir R als universelle Gaskonstante von 8,314 Joule/Kelvin-Mol, T als Temperatur in Kelvin und F als Faraday-Konstante von 96.485 Coulomb/Mol.
Vereinfachen Sie die Nernst-Gleichung für Standardlaborbedingungen. Für E = Eo - (RT/zF) Ln (aRed/aOx) können wir RT/F als Konstante behandeln, wobei F = 298 Kelvin (25 Grad Celsius). RT/F = (8,314 x 298) / 96.485 = 0,0256 Volt (V). Somit ist E = Eo – (0,0256 V/z) Ln (aRed/aOx) bei 25 °C.
Konvertieren Sie die Nernst-Gleichung, um der Einfachheit halber einen Logarithmus zur Basis 10 anstelle des natürlichen Logarithmus zu verwenden. Aus dem Logarithmusgesetz ergibt sich 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).
Verwenden Sie die Nernst-Gleichung E = RT/zF ln (Co/Ci) in physiologischen Anwendungen, wobei Co die Konzentration eines Ions außerhalb einer Zelle und Ci die Konzentration des Ions innerhalb der Zelle ist. Diese Gleichung liefert die Spannung eines Ions mit Ladung z über einer Zellmembran.