Sådan beregnes Nernst Equations

Nernst ligningen bruges i elektrokemi og er opkaldt efter fysisk kemiker Walther Nernst. Den generelle form af 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 anvender standard halvcelle reduktionspotentialet, aktiviteten af ​​kemikaliet i cellen og antallet af elektroner overført i cellen. Det kræver også værdier for universalgaskonstanten, den absolutte temperatur og Faraday-konstanten.

Definer komponenterne i den generelle Nernst-ligning. E er det halvercelle reduktionspotentiale, Eo er det standardcellereduktionspotentiale, z er antallet af overførte elektroner, aRed er den reducerede kemiske aktivitet for kemikaliet i cellen, og aOx er den oxiderede kemiske aktivitet. Desuden har vi R som den universelle gaskonstant på 8.314 Joules /Kelvin-mol, T som temperaturen i Kelvin og F som Faraday-konstanten på 96.485 coulombs /mol.

Beregn den generelle form for Nernst-ligningen. Formularen E = Eo - (RT /zF) Ln (aRed /aOx) giver halvcelle reduktionspotentialet.

Forenkle Nernst ligningen for 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 base 10 logaritme i stedet for den naturlige logaritme for større bekvemmelighed. Fra logaritmenes lov har vi E = Eo - (0,025693 V /z) Ln (aRed /aOx) = Eo - (0,025693 V /z) (Ln10) 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 giver spændingen af ​​en ion med ladning z på tværs af en cellemembran.