حاسبة معادلة نرنست

معادلة نرنست عند 25 °م

الصيغة الكاملة لمعادلة نرنست هي E = E° − (RT / nF) · ln(Q)، حيث R ثابت الغازات، وT درجة الحرارة بالكلفن، وn عدد الإلكترونات المنتقلة، وF ثابت فاراداي. وعند درجة حرارة المختبر القياسية 25 °م (298.15 كلفن)، وبتحويل اللوغاريتم الطبيعي إلى لوغاريتم للأساس 10، يختزل المعامل 2.303 · RT / F إلى نحو 0.0592 فولت، فنحصل على الصورة العملية:

E = E° − (0.0592 / n) · log10(Q)

• E°: الجهد القياسي للخلية (فولت)، ويُستخرج من جدول جهود الاختزال القياسية بالعلاقة E°(المهبط) − E°(المصعد).
• n: عدد مولات الإلكترونات المنتقلة في تفاعل الأكسدة والاختزال الموزون.
• Q: حاصل التفاعل، [النواتج] / [المتفاعلات] (تُهمل المواد الصلبة والسوائل النقية، وتُستعمل الضغوط الجزئية بوحدة الضغط الجوي للغازات).

مثال محلول

خذ خلية دانييل، Zn | Zn²⁺ ‖ Cu²⁺ | Cu، بجهد قياسي E° = 1.10 فولت وعدد إلكترونات n = 2. لنفترض أن [Zn²⁺] = 1.0 مولاري و[Cu²⁺] = 0.010 مولاري، إذن Q = [Zn²⁺] / [Cu²⁺] = 1.0 / 0.010 = 100.

E = 1.10 − (0.0592 / 2) · log10(100) = 1.10 − 0.0296 · 2 ≈ 1.041 فولت

تخفيف أيونات النحاس يخفض جهد الخلية، تمامًا كما يتوقع مبدأ لوشاتلييه.

كيف يحرّك Q قيمة الجهد

أخطاء شائعة

• قيمة n خاطئة. وازن تفاعل الأكسدة والاختزال أولًا؛ فـ n هو عدد الإلكترونات التي تتكافأ وتُلغى بين نصفي التفاعل، وليس الأكبر بينهما.
• بناء Q بطريقة غير صحيحة. استبعد المواد الصلبة والسوائل النقية، واستخدم التراكيز المولارية للمواد المذابة والضغوط الجزئية (بالضغط الجوي) للغازات.
• افتراض 25 °م دائمًا. الثابت 0.0592 مرتبط بدرجة الحرارة؛ وعند درجات أخرى أعد حساب 2.303 · RT / F.
• الخلط في الإشارة. قيمة E الموجبة تعني أن التفاعل كما هو مكتوب تلقائي (ΔG < 0)، والقيمة السالبة تعني أن التفاعل العكسي هو المفضّل.