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Calcolo equazione di Nernst

Questo calcolo equazione di nernst fornisce il potenziale di una cella per qualsiasi concentrazione. Esempio: la pila Daniell (E° = 1,10 V, n = 2) ha E = 1,07042 V a 25 °C e Q = 10.

Esempio: Quoziente di reazione dato come: Quoziente di reazione Q direttamente · Potenziale standard E° 1,1 V · Elettroni trasferiti n 2 e⁻ · Temperatura 25 °C · Quoziente di reazione Q 10 → Risultato: E = 1,07042 V (potenziale di cella). Fonte: NIST CODATA 2022: molar gas constant R = 8.314462618 J/(mol K), Faraday constant F = 96 485.33212 C/mol. Aggiornato al: .

V
Potenziale standard di cella (catodo meno anodo) in volt, ad es. pila Daniell 1,10 V.
e⁻
Numero intero dell’equazione, ad es. 2 per Zn + Cu²⁺.
°C
Prodotti su reagenti, ciascuno elevato al proprio coefficiente; solidi e acqua omessi.
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Risultato

Risultato
E = 1,07042 V (potenziale di cella)
Tutte le rappresentazioni
GrandezzaValore
Potenziale di cella E1,07042 V
Quoziente di reazione Q10
Energia libera di reazione ΔG-206,56 kJ/mol
Pendenza per decade di Q29,5797 mV
Temperatura298,15 K
Passaggi del calcolo
  • E = E° − (R·T) / (n·F) · ln Q = 1,1 − (8,314462618 · 298,15) / (2 · 96.485,33212) · ln(10) = 1,07042 V.
  • ΔG = −n·F·E = −2 · 96.485,33212 C/mol · 1,07042 V = -206,56 kJ/mol.
Valida per soluzioni idealmente diluite (attività ≈ concentrazioni). Con E > 0 e ΔG < 0 la reazione è spontanea. Per più specie inserire Q direttamente (concentrazioni elevate ai coefficienti).

Come si calcola

L’equazione di Nernst fornisce la tensione di una cella galvanica, o il potenziale di una semicella, a qualsiasi concentrazione. Collega il potenziale standard E° al quoziente di reazione Q e alla temperatura.

Formula

E = E° − (R·T) / (n·F) · ln Q, con la costante dei gas R = 8,314462618 J/(mol·K), la costante di Faraday F = 96.485,33212 C/mol (CODATA 2022), la temperatura assoluta T in kelvin e il numero n di elettroni trasferiti. Q è il quoziente delle concentrazioni di prodotti e reagenti. L’energia libera di reazione è ΔG = −n·F·E.

Esempio

Pila Daniell: E° = 1,10 V, n = 2, T = 25 °C = 298,15 K, Q = 10. Allora R·T/(n·F) = 0,0128463 V ed E = 1,10 − 0,0128463 · ln 10 = 1,07042 V. Per ogni potenza di dieci di Q, E varia di 29,5797 mV; con n = 1 sono 59,16 mV, la nota regola dei 59 mV. L’energia libera è ΔG = −2 · 96.485,33212 · 1,07042 V = -206,56 kJ/mol. Con Q = 0,1 la tensione sale a 1,12958 V; con Q = 1, E = E° = 1,1 V.

Domande frequenti

A che cosa serve l’equazione di Nernst?

A calcolare tensioni di pile e potenziali di elettrodo a concentrazioni diverse dallo stato standard di 1 mol/L, ad esempio per il pH, le batterie o gli elettrodi ionoselettivi.

Che cos’è la regola dei 59 mV?

A 25 °C e con un elettrone trasferito il potenziale varia di 59,16 mV per ogni fattore dieci di concentrazione; con n = 2, la metà.

Perché la temperatura deve essere in kelvin?

Perché R·T contiene la temperatura assoluta. Il calcolo aggiunge 273,15 ai °C inseriti (25 °C danno 298,15 K).

Fonti e riferimenti normativi

Aggiornato al: · Principi editoriali

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