Nernst- ligningen er en ligning, der forbinder systemets redoxpotentiale med aktiviteterne af de stoffer, der indgår i den elektrokemiske ligning , og standardelektrodepotentialerne for redoxpar. Det blev udviklet af den tyske fysiske kemiker Walter Nernst [1] .
Nernst studerede elektrolytters opførsel, når en elektrisk strøm blev passeret, og opdagede loven, der etablerede forholdet mellem den elektromotoriske kraft (potentialforskel) og ionkoncentration. Nernst-ligningen forudsiger det maksimale driftspotentiale, der kan opnås fra en elektrokemisk interaktion, når tryk og temperatur er kendt. Således forbinder denne lov termodynamik med elektrokemisk teori inden for løsning af problemer vedrørende meget fortyndede løsninger.
For en reaktion skrevet i oxidationsretningen skrives udtrykket som:
,hvor:
I det enkleste tilfælde en halvreaktion af formen
ligningen reduceres til
,hvor og er aktiviteterne af henholdsvis de oxiderede og reducerede former af stoffet.
Hvis vi erstatter de numeriske værdier af konstanterne og ind i Nernst-formlen og går fra naturlige logaritmer til decimallogaritmer , så får vi
Overvej følgende reaktioner:
Til reaktion a:
For reaktion b:
Ved steady state er oxidationspotentialerne for begge systemer lig med E' = E , eller:
hvor:
Baseret på ligningen:
eller:
,derfor er K okse/rød lig med:
.Overvej beregningen af ligevægtskonstanten for redoxreaktioner - K ox / rød ved at bruge eksemplet på en redoxreaktion :
Under reaktionen fortsætter to halvreaktioner - reduktionen af permanganation og oxidation af Fe 2+ ionen ifølge ligningerne:
Antallet af elektroner , der deltager i halvreaktionen, er 5, dvs. n = 5; standardpotentialer for deltagere i halvreaktionen:
.Vi finder ved ligningen:
.følgelig
[2] . ![]() |
---|