Potencial de célula de concentração
Íons de prata a 0,001 e 0,1 mol/L formam uma célula de concentração cuja tensão nasce dessa diferença de cem vezes, porque o potencial padrão é zero. Informe as duas concentrações e os elétrons para obter o potencial a 298,15 K ou em outra temperatura. Grátis no seu navegador.
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Exemplo resolvido
- C do ânodo
- 0,001
- C do cátodo
- 0,1
- N
- 1
- T
- 298,15
- Razão
- 100
- ln da razão
- 4,605170186
- log10 da razão
- 2
Uma célula de concentração é uma pilha galvânica em que ambas as semicélulas usam o mesmo par redox com atividades iônicas diferentes, de modo que o potencial padrão da célula é zero e toda a tensão vem do gradiente de concentração. Dados os valores de concentração iônica no ânodo e no cátodo, os elétrons transferidos na semirreação balanceada e, opcionalmente, a temperatura absoluta, esta calculadora de potencial de célula de concentração aplica a equação de Nernst com E° igual a zero e devolve o potencial de célula E em volts com uma fórmula SI determinística: sem tabelas, sem rede e sem deriva aleatória. Estudantes usam o serviço para conferir exercícios com células de prata, cobre e zinco; o software de laboratório usa o mesmo contrato para fixar milivolts esperados quando os dois compartimentos compartilham um íon metálico. Concentração zero em qualquer semicélula é rejeitada como entrada inválida porque o logaritmo da razão de concentrações é indefinido.
De onde vem a tensão de uma célula de concentração
Uma célula de concentração usa o mesmo par redox nos dois compartimentos, por exemplo íons de prata sobre prata metálica, mas com duas concentrações diferentes. Como as duas semicélulas são quimicamente idênticas, o potencial padrão é zero e toda a tensão vem do gradiente de concentração. A calculadora aplica a equação de Nernst com potencial padrão zero: multiplica a constante dos gases pela temperatura, divide pelo número de elétrons e pela constante de Faraday e multiplica pelo logaritmo natural da concentração do cátodo dividida pela do ânodo.
Como ler o resultado e evitar erros comuns
A 25 °C, a temperatura padrão de 298,15 K, a tensão é de cerca de 0,05916 V divididos pelo número de elétrons para cada diferença de dez vezes na concentração. Uma célula com 0,001 e 0,1 mol/L e um elétron, como a de prata, tem razão de cem e dá o dobro desse valor; o cobre, com dois elétrons, daria a metade para a mesma razão. Use a mesma unidade nas duas concentrações para que a razão fique sem unidade. Uma concentração zero é recusada porque o logaritmo não seria definido, e trocar ânodo e cátodo inverte o sinal da tensão.
Perguntas frequentes
Como calcular o potencial de uma célula de concentração?
T opcional é a temperatura em kelvin (padrão 298.15).
Por que E° é zero em uma célula de concentração?
Ambas as semicélulas usam o mesmo par redox; só as atividades iônicas diferem. O potencial padrão da célula se cancela e toda a tensão vem da razão de concentrações no termo de Nernst.
Qual temperatura é usada por padrão?
Se você omitir T, a calculadora usa 298.15 K (25 °C). Nessa temperatura a inclinação log10 é cerca de 0.05916 V, alinhada às formas comuns dos livros didáticos.
A calculadora de potencial de célula de concentração é gratuita?
A ferramenta do navegador roda grátis no seu dispositivo.
Qual compartimento é o ânodo em uma célula de concentração?
O mais diluído. A oxidação ocorre no compartimento de menor concentração e a redução no mais concentrado, o que dá uma tensão positiva. Se você trocar os dois valores, o resultado mantém o tamanho, mas fica negativo.
Ferramentas relacionadas
Para desenvolvedores — acesso via API
Tudo nesta página está disponível via API. Esta seção é para equipes que querem integrar a ferramenta aos próprios sistemas; quem não precisa disso pode simplesmente usar a ferramenta acima.
Endpoint
Autenticação por token Bearer. Um único POST coloca a tarefa na fila; o resultado chega por webhook ou link assinado.
Chame do seu código
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/chem/nernst-concentration-cell \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"c_anode":0.001,"c_cathode":0.1,"n":1}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/chem/nernst-concentration-cell", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"c_anode": 0.001,
"c_cathode": 0.1,
"n": 1
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/chem/nernst-concentration-cell",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"c_anode": 0.001,
"c_cathode": 0.1,
"n": 1
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/chem/nernst-concentration-cell", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"c_anode":0.001,"c_cathode":0.1,"n":1}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"c_anode":0.001,"c_cathode":0.1,"n":1}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/chem/nernst-concentration-cell", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)Exemplo de requisição
{
"c_anode": 0.001,
"c_cathode": 0.1,
"n": 1
}Exemplo de resposta
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "chem.nernst_concentration_cell",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}A API é assíncrona: cada chamada devolve um task_id na hora. Se preferir polling, consulte o status a até 1 requisição por segundo.
Preço
Preço publicado, sem tokens nem créditos escondidos. Tarefa que falha não é cobrada.
Erros
| HTTP | Código | O que significa |
|---|---|---|
401 | unauthorized | Token ausente ou inválido. Confira o header Authorization. |
402 | insufficient_balance | Saldo insuficiente para esta tarefa. Faça uma recarga e tente de novo. |
404 | unknown_type | Esse tipo de tarefa não existe. Confira o campo type no catálogo. |
429 | rate_limited | Muitas requisições em pouco tempo. Espere um instante e tente de novo. |
Notas técnicas
O que uma célula de concentração precisa: duas concentrações, n e temperatura
Escreva a célula de forma que a oxidação ocorra no compartimento diluído (ou ânodo atribuído) e a redução no concentrado (ou cátodo atribuído) do mesmo par. Você precisa de três grandezas. Terceiro, n, os mols de elétrons cancelados na semirreação balanceada: para íon prata mais um elétron formando prata metálica, n vale um; para cobre dois mais, n vale dois. Opcionalmente envie a temperatura absoluta T em kelvin; se omitir, o motor usa duzentos e noventa e oito vírgula quinze kelvin, o padrão habitual de laboratório. Primeiro, c_anode, a concentração iônica na semicélula de oxidação, tipicamente em mols por litro para espécies dissolvidas. Segundo, c_cathode, a concentração iônica na semicélula de redução no mesmo sistema de unidades para que a razão seja adimensional na aproximação de atividades do curso introdutório. Como E° é identicamente zero em uma célula de concentração pura, a fórmula reduz-se a E igual a RT sobre nF vezes o logaritmo natural de c_cathode sobre c_anode, com a constante dos gases R e a de Faraday F fixas em unidades SI para que os resultados coincidam com checagens de livro do tipo E aproximadamente zero vírgula zero cinco nove um seis sobre n vezes o logaritmo decimal da razão de concentrações a vinte e cinco graus. Entradas idênticas sempre produzem o mesmo JSON porque o caminho é aritmética pura, sem rede, sem semente aleatória e sem relógio de parede. Os aliases de campo aceitam c1, c2, electrons e temperature para que analisadores de lição de casa e demos de SDK usem nomes familiares sem reescrever os payloads.
Como ler E, a razão de concentrações, os logaritmos e a forma log10 de sala de aula
E_log10_form recalcula com essa reescrita e deve coincidir com E dentro do ruído usual de ponto flutuante, como verificação cruzada em tutoriais. Em caso de sucesso, a resposta repete c_anode, c_cathode, n e T e depois informa E e E_volts como potencial da célula de concentração em volts. O campo ratio é c_cathode dividido por c_anode para que você possa mostrar aos alunos a força motriz como um único número: quando o cátodo está mais concentrado a razão supera um, o logaritmo é positivo e E é positivo na direção escrita; se as etiquetas forem trocadas a razão cai abaixo de um e E fica negativo, sinal de que a corrente espontânea inverteria os eletrodos atribuídos. ln_ratio e log10_ratio expõem ambos os logaritmos para software de correção que verifica passos intermediários. nernst_factor é apenas RT sobre nF, útil quando você quer o pré-fator sem multiplicar pelo logaritmo. slope_log10 é RT vezes ln de dez sobre F — o conhecido fator de cerca de zero vírgula zero cinco nove volts à temperatura ambiente — para que uma interface exiba a reescrita de sala de aula E igual à inclinação sobre n vezes log decimal da razão. E0 é sempre zero para documentar que este caminho nunca acrescenta um potencial padrão não nulo. constants lista R e F com unidades para que cadernos de laboratório citem os valores SI exatos usados. formula e method rotulam o caminho como nernst_concentration_cell para ramificação posterior sem inspecionar a forma. Campos obrigatórios ausentes, números não finitos, concentrações não positivas, T não positiva e elétrons zero falham com invalid_input e não são cobrados após a rejeição do motor.
Uso da API, preços, fluxos de laboratório e limites práticos
Chame a calculadora gratuita de potencial de célula de concentração no navegador para conferir lições de casa, demos de aula e intuição rápida sobre quanta tensão um salto de concentração de dez ou cem vezes pode produzir sem instalar planilha nem sistema de álgebra computacional. Envie um corpo JSON com os campos numéricos obrigatórios c_anode, c_cathode e n, mais T opcional em kelvin quando o experimento não estiver a vinte e cinco graus Celsius. Use a API pré-paga quando uma plataforma de tutoria, um caderno de eletroquímica, um modelo de célula de corrosão ou um gerador de currículo precisar de um contrato estável sob o saldo KIT a US$ 0,002 por item bem-sucedido; falhas de validação nunca consomem saldo após a rejeição. Combine este endpoint com a ferramenta geral da equação de Nernst quando também precisar de um E° não nulo e de um quociente de reação completo, ou com ferramentas de constante de equilíbrio quando as concentrações vierem de equilíbrios medidos e não de soluções-estoque. Mantenha n diferente de zero e ambas as concentrações estritamente positivas; razões extremas ainda devolvem E finito quando o logaritmo está definido, mas a notação científica em JSON continua sendo responsabilidade do chamador para a exibição. Autores que publicam SDKs podem mapear E, ratio e slope_log10 diretamente em linhas de interface que espelham os exemplos resolvidos que os estudantes escrevem à mão ao aplicar a forma de Nernst de célula de concentração.
Casos de integração
Conferência de lições e provas
Estudantes inserem concentrações iônicas do ânodo e do cátodo mais n para células de prata ou cobre, comparam E com soluções trabalhadas e recebem um erro invalid_input claro quando alguma concentração é zero por engano.
Cadernos de laboratório e modelos de corrosão
Laboratórios de eletroquímica e modelos leves de aeração diferencial ou de gradiente de íon metálico chamam um endpoint pré-pago estável para previsões em milivolts a partir de concentrações medidas em cada compartimento, sem reimplementar R, F e ln em cada linguagem.
Plataformas de tutoria e geradores de currículo
Construtores de aulas produzem exercícios de células de concentração com JSON estruturado para flashcards e quizzes autoavaliados, usando o widget gratuito do navegador em demos e a API para correção no servidor a US$ 0,002 por item bem-sucedido.
Perguntas técnicas
O que acontece se uma concentração for zero?
A requisição falha com invalid_input. Concentração zero torna ln(c_cathode/c_anode) indefinido, então o motor rejeita a entrada e não cobra.