Калькулятор уравнения Нернста

Рассчитайте нестандартный потенциал электрода или ячейки по стандартному потенциалу, температуре, числу переданных электронов и реакционному отношению.

Калькулятор электродного потенциала

Используйте E = E стандартное минус (RT, деленное на nF) умножить на ln Q; температура задается в кельвинах.

Стандартный электродный потенциал (V)

Температура (K)

Число переданных электронов

Реакционное отношение (Q)

О калькуляторе уравнения Нернста

Уравнение Нернста корректирует стандартный потенциал электрода или ячейки с учетом фактической температуры и химических активностей в электрохимической системе. Стандартные потенциалы описывают заданное опорное состояние, но батареи, коррозионные элементы, датчики и лабораторные реакции часто работают при нестандартных концентрациях или давлениях газов. Уравнение связывает эти условия с напряжением: E = E стандартное минус (RT, деленное на nF) умножить на натуральный логарифм Q. Здесь E — нестандартный потенциал в вольтах, E стандартное — стандартный потенциал, R — универсальная газовая постоянная 8.314462618 джоуля на моль-кельвин, T — абсолютная температура в кельвинах, n — число электронов, переданных в уравненной окислительно-восстановительной реакции, F — постоянная Фарадея 96485.33212 кулона на моль, Q — безразмерное реакционное отношение. Калькулятор напрямую использует эти физические постоянные и выводит как итоговый потенциал, так и поправку, вычитаемую из стандартного значения. Реакционное отношение строится как произведение активностей продуктов, деленное на произведение активностей реагентов; каждая активность возводится в степень соответствующего стехиометрического коэффициента. Чистые твердые вещества и жидкости не включаются, поскольку их активности в стандартном состоянии равны единице. В учебных расчетах активности часто приближают концентрациями разбавленных растворов и отношениями давлений идеальных газов. Q должно быть положительным: логарифм нуля или отрицательного числа не определен. Если Q равно единице, логарифм равен нулю, а расчетный потенциал — стандартному. При Q больше единицы логарифмический член положителен и снижает потенциал реакции в записанном направлении. При Q меньше единицы логарифм отрицателен, поэтому вычитание поправки повышает потенциал. Изменение растет с температурой и уменьшается с увеличением числа переданных электронов. При 25 градусах Цельсия форму с десятичным логарифмом часто записывают с коэффициентом примерно 0.05916, деленным на n. Однако калькулятор использует общую форму с натуральным логарифмом, пригодную для любой положительной абсолютной температуры. Для определения n и составления Q используйте одну и ту же уравненную суммарную реакцию. Обращение реакции меняет знак стандартного потенциала и заменяет Q обратной величиной. Потенциалы предсказывают термодинамическую движущую силу при введенных допущениях, но не скорость реакции, ток, внутреннее сопротивление или кинетическое перенапряжение. Для точной работы заменяйте приближения по концентрациям активностями и используйте условия, соответствующие принятой электрохимической конвенции.

Примеры уравнения Нернста

Исходные значения	Электродный потенциал	Интерпретация
E стандартное = 1.10 V, T = 298.15 K, n = 2, Q = 1	1.100000 V	При реакционном отношении, равном единице, поправка Нернста отсутствует.
E стандартное = 0.34 V, T = 298.15 K, n = 2, Q = 10	0.310420 V	Отношение с преобладанием активностей продуктов снижает потенциал восстановления записанной реакции.
E стандартное = 0.80 V, T = 310 K, n = 1, Q = 0.1	0.861511 V	Отношение меньше единицы повышает потенциал по сравнению со стандартными условиями.

Как использовать уравнение Нернста

Введите стандартный потенциал электрода или ячейки в вольтах для реакции в записанном направлении.
Переведите рабочую температуру в кельвины и введите число электронов в уравненной реакции.
Вычислите безразмерное реакционное отношение по активностям продуктов и реагентов.
Нажмите «Рассчитать потенциал электрода» и изучите потенциал и поправку.

Частые вопросы об уравнении Нернста

Что означает реакционное отношение?

Q — это произведение текущих активностей продуктов, деленное на произведение активностей реагентов, каждая из которых возведена в степень коэффициента уравненной реакции. Оно описывает состав в оцениваемый момент, а не только при равновесии.

Почему температуру нужно вводить в кельвинах?

Форма уравнения Нернста с газовой постоянной требует абсолютной шкалы температур. Перед вводом прибавьте 273.15 к температуре в градусах Цельсия.

Что происходит, когда Q равно единице?

Натуральный логарифм единицы равен нулю, поэтому поправочный член исчезает. Нестандартный потенциал становится равным введенному стандартному потенциалу.

Как определить число электронов?

Уравняйте полуреакции окисления и восстановления и умножьте их на коэффициенты, чтобы число отданных электронов совпало с числом принятых. Число сокращенных электронов в суммарной уравненной реакции — это n.

Предсказывает ли потенциал Нернста ток батареи?

Нет. Он описывает термодинамическое напряжение при выбранных допущениях об активностях. Ток также зависит от кинетики, сопротивления, площади электродов, массопереноса и других рабочих факторов.