L'equazione di Nernst è utilizzata in elettrochimica e prende il nome dal chimico fisico Walther Nernst. La forma generale dell'equazione di Nernst determina il punto in cui una semicella elettrochimica raggiunge l'equilibrio. Una forma più specifica determina la tensione totale di una cella elettrochimica completa e una forma aggiuntiva ha applicazioni all'interno di una cellula vivente. L'equazione di Nernst utilizza il potenziale di riduzione della mezza cella standard, l'attività della sostanza chimica nella cellula e il numero di elettroni trasferiti nella cellula. Richiede anche i valori per la costante di gas universale, la temperatura assoluta e la costante di Faraday.
Definire i componenti dell'equazione di Nernst generale. E è il potenziale di riduzione delle mezze celle, Eo è il potenziale di riduzione della metà delle cellule standard, z è il numero di elettroni trasferiti, aRed è l'attività chimica ridotta per la sostanza chimica nella cellula e aOx è l'attività chimica ossidata. Inoltre, abbiamo R come costante di gas universale di 8,314 moli di Joule /Kelvin, T come temperatura in Kelvin e F come costante di Faraday di 96.485 coulomb /mole.
Calcola la forma generale dell'equazione di Nernst. La forma E = Eo - (RT /zF) Ln (aRed /aOx) fornisce il potenziale di riduzione delle mezze celle.
Semplifica l'equazione di Nernst per le condizioni di laboratorio standard. Per E = Eo - (RT /zF) Ln (aRed /aOx), possiamo trattare RT /F come costante dove F = 298 gradi Kelvin (25 gradi Celsius). RT /F = (8,314 x 298) /96,485 = 0,0256 Volt (V). Quindi, E = Eo - (0,0256 V /z) Ln (aRed /aOx) a 25 gradi C.
Converti l'equazione di Nernst in modo da utilizzare un logaritmo di base 10 invece del logaritmo naturale per maggiore comodità. Dalla legge dei logaritmi, abbiamo 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).
Utilizzare l'equazione di Nernst E = RT /zF ln (Co /Ci) in applicazioni fisiologiche in cui Co è la concentrazione di uno ione all'esterno di una cella e Ci è la concentrazione di lo ione all'interno della cellula. Questa equazione fornisce la tensione di uno ione con carica z attraverso una membrana cellulare.
