Elektrodenpotenzial vs. pH berechnen
Ermitteln Sie das reversible Potenzial einer Wasserstoffelektrode aus pH und Gasdruck: Bei pH 7 und 1 bar liegt es bei −0,414 V. Angewandt wird die Nernst-Gleichung bei 25 °C, und Sie sehen jede Einsetzung. Kostenlos in Ihrem Browser.
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Rechenbeispiel
- pH
- 7
- Druck
- 1
- pH
- 7
- P(H2)
- 1
- Partialdruck
- 1
- Temperatur in K
- 298,15
Ein Rechner für das Elektrodenpotenzial in Abhängigkeit vom pH-Wert wandelt den Säuregrad einer Lösung und den Partialdruck von Wasserstoffgas in das reversible Potenzial der Wasserstoff-Halbzelle um. Geben Sie pH und P(H2) ein; das Werkzeug wendet die Nernst-Gleichung bei 25 °C mit E° = 0 per Definition für die Standardwasserstoffelektrode an und liefert E in Volt, die Steigungsfaktoren pro Dekade, eine lesbare Gleichungszeichenkette und die schrittweise Einsetzung. Korrosionslabore, Pourbaix-Skizzen, Batterieunterricht und Erwartungswerte für Coding-Katas benötigen alle dieselbe deterministische E(pH, P)-Prüfung ohne Tabellenkalkulation.
Was das Potenzial der Wasserstoffelektrode gegenüber dem pH bedeutet
Die Standardwasserstoffelektrode definiert den Nullpunkt der elektrochemischen Potenzialskala: Die Halbreaktion 2 H⁺ + 2 e⁻ im Gleichgewicht mit Wasserstoffgas hat E° = 0 V bei Einheitsaktivität von H⁺ und Einheitsdruck von H2. Abseits dieser Standardbedingungen verschiebt sich das reversible Potenzial sowohl mit der Wasserstoffionen-Aktivität als auch mit dem Wasserstoff-Partialdruck. Die Nernst-Gleichung bei festen 25 °C mit Umrechnung der H⁺-Aktivität in pH ergibt eine lineare pH-Abhängigkeit plus eine logarithmische Druckkorrektur: E = −(RT·ln(10)/F)·pH − (RT·ln(10)/(2F))·log10(P_H2).
Der Prüfpfad verwendet dieselben festen R, F und T wie die veröffentlichten Felder, sodass erfolgreiche Antworten stets Schritte enthalten, die Sie in Tests oder Laborheften nachprüfen können.
Praktische Hinweise, Grenzen und verwandte Suchen
Halten Sie pH und Druck innerhalb des veröffentlichten Absolutbereichs, damit der Logarithmusterm und die Multiplikationen nicht in ein nicht endliches Potenzial überlaufen, das der Solver ablehnen müsste. Senden Sie nach Möglichkeit Zahlen statt vorformatierter Zeichenketten; Zahlen als Strings werden nur akzeptiert, wenn sie einem strengen endlichen Zahlenmuster entsprechen. Verwenden Sie bar oder Atmosphäre für P_H2 austauschbar in den idealen Formen der meisten Grundkurse — der numerische Nernst-Ausdruck ist identisch, solange beide als dimensionsloses Druckverhältnis zu 1 bar behandelt werden.
Nutzen Sie diese Funktion, wenn Sie pH und P_H2 bereits haben und nur das Potenzial der Wasserstoff-Halbzelle benötigen; stammt die Aufgabe aus einem Textbeispiel, extrahieren Sie zuerst diese beiden Größen. Rückrechnen ist einfach: Bestätigen Sie von Hand, dass −(RT·ln(10)/F)·pH − (RT·ln(10)/(2F))·log10(P_H2) innerhalb derselben Zwölf-Dezimalstellen-Rundung dem veröffentlichten Potenzial entspricht.
Anwendungsfälle
Hausaufgaben-Checks zu SHE-Nernst-Aufgaben
Studierende geben pH und Wasserstoffdruck aus Lehrbuch-Halbzellenaufgaben ein und vergleichen handschriftlich berechnete E- und Steigungsterme vor der Abgabe mit einem deterministischen Ergebnis.
Vorbereitung von Korrosions- und Pourbaix-Skizzen
Labore bilden die Wasserstofflinie E gegen pH bei gewähltem P_H2 ab, bevor sie Stabilitätsbereiche zeichnen — bei jedem Lauf mit denselben festen 25-°C-Konstanten.
Häufige Fragen
Welche Gleichung verwendet dieser Rechner?
Die Nernst-Gleichung für die Wasserstoff-Halbzelle bei 25 °C mit E° = 0 V: E = −(RT ln(10)/F)·pH − (RT ln(10)/(2F))·log10(P_H2).
Warum ist E null, wenn pH null und P eins ist?
Das ist die Definition der Standardwasserstoffelektrode: H⁺-Aktivität eins (pH 0) und H2-Druck eins ergeben per Konvention E = E° = 0 V.
Kann ich die Temperatur ändern?
Nicht in dieser Funktion. Die Temperatur ist auf 298.15 K festgelegt, damit goldens und Browser-Ergebnisse identisch bleiben; nutzen Sie ein Nernst-Werkzeug mit variablem T für andere Temperaturen.
Was passiert, wenn der Wasserstoffdruck null ist?
Die Rechnung wird mit einer klaren Meldung abgelehnt, weil der Logarithmus von null nicht definiert ist. Ein Druck von null liegt außerhalb des Modells, und ein stilles Ersetzen durch eine winzige Zahl würde den Fehler nur verdecken.
Um wie viel ändert sich das Potenzial pro pH-Einheit?
Um etwa 59 Millivolt bei Raumtemperatur, und zwar nach unten, wenn der pH steigt. Deshalb nennen viele Lehrbücher bei 1 bar die Näherung, dass das Potenzial ungefähr minus 0,059 Volt mal pH beträgt.
Kann ich den Druck in atm statt in bar eingeben?
Ja. In den idealen Formen der allgemeinen Chemie sind bar und Atmosphäre austauschbar, weil der Druck als dimensionsloses Verhältnis zu 1 bar in die Gleichung eingeht und der Zahlenausdruck derselbe bleibt.
Verwandte Tools
Für Entwickler — API-Zugang
Alles auf dieser Seite ist auch per API verfügbar. Dieser Abschnitt richtet sich an Teams, die es in ihre eigenen Systeme einbinden möchten; alle anderen nutzen einfach das Tool oben.
Endpunkt
Authentifizierung per Bearer-Token. Ein einziger POST stellt die Aufgabe in die Warteschlange; das Ergebnis erhalten Sie per Webhook oder über einen signierten Link.
Aufruf aus Ihrem Stack
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/chem/electrode-potential-ph \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"ph":7,"pressure":1}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/chem/electrode-potential-ph", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"ph": 7,
"pressure": 1
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/chem/electrode-potential-ph",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"ph": 7,
"pressure": 1
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/chem/electrode-potential-ph", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"ph":7,"pressure":1}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"ph":7,"pressure":1}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/chem/electrode-potential-ph", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)Beispiel-Anfrage
{
"ph": 7,
"pressure": 1
}Beispiel-Antwort
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "chem.electrode_potential_ph",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}Die API arbeitet asynchron: Sie erhalten sofort eine task_id. Polling ist mit 1 Anfrage pro Sekunde erlaubt.
Preis
Der Preis steht auf der Seite – keine Tokens, keine Credits. Fehlgeschlagene Aufgaben werden nicht berechnet.
Limits
max_abs | 1000000000000 |
Fehler
| HTTP | Code | Bedeutung |
|---|---|---|
401 | unauthorized | Der API-Schlüssel fehlt oder ist ungültig – prüfen Sie den Authorization-Header (Bearer). |
402 | insufficient_balance | Ihr Guthaben reicht für diese Aufgabe nicht aus – Aufladungen verfallen nicht. |
404 | unknown_type | Unbekannter Aufgabentyp – prüfen Sie das Feld „type“ gegen den Katalog. |
429 | rate_limited | Zu viele Anfragen – warten Sie kurz; Polling ist mit 1 Anfrage pro Sekunde erlaubt. |
Technische Hinweise
Bei null oder negativem Druck ist der Logarithmus undefiniert, daher gibt die API einen klaren invalid_input-Fehler zurück, statt ein Potenzial zu erfinden.
Was das Potenzial der Wasserstoffelektrode gegenüber dem pH bedeutet
Die Steigung pro Dekade beträgt RT·ln(10)/F, etwa 59 mV pro pH-Einheit bei Raumtemperatur; darum zitieren viele Lehrbücher E ≈ −0.059·pH bei P = 1 bar. Lehrende und automatische Bewerter achten auf die Ablehnung nicht positiver Drücke ebenso sehr wie auf den Zahlenwert: Wer P = 0 in einen Logarithmusterm einsetzt, hat den Gültigkeitsbereich des Modells verlassen, und eine stille Korrektur auf ein winziges Epsilon würde diesen Fehler verbergen.
Wie Sie die API aufrufen und was zurückkommt
Der Druck muss strikt positiv sein; Werte von höchstens 1·10⁻¹⁵ gelten als nicht positiv und werden abgelehnt. Senden Sie einen JSON-Body mit zwei erforderlichen endlichen Zahlen: ph (Aliase pH, p_h und acidity) sowie pressure (Aliase p_h2, P_H2, partial_pressure, pH2 und hydrogen_pressure). Absolutbeträge müssen innerhalb des veröffentlichten Limits von einer Billion bleiben, damit Zwischenprodukte im Worker und im Browser in IEEE-Doppelgenauigkeit endlich bleiben. Im Erfolgsfall spiegelt die Antwort die gerundeten Felder ph und pressure unter mehreren gebräuchlichen Namen, setzt temperature_k auf 298.15, gibt die verwendete Gaskonstante und Faraday-Konstante offen, veröffentlicht nernst_slope als vollständigen Faktor RT·ln(10)/F pro Dekade in Volt, setzt potential, e und e_volts auf dasselbe gerundete Elektrodenpotenzial, formula auf die Nernst-Zeichenkette mit E° = 0, equation auf eine ausgefüllte Einsetzungszeile mit Volt am Ende, message auf eine kurze englische Zusammenfassung und steps auf ein geordnetes Array von Rechenzeilen. Fehlgeschlagene Validierung — fehlende Felder, nicht endliche Zahlen, Werte außerhalb der Absolutlimits, nicht positiver Druck oder nicht endliches Potenzial — liefert invalid_input und wird nie berechnet. Der Preis beträgt pauschal $0.002 pro erfolgreicher Anfrage mit Einzelposten und marginalem Stückpreis null.
Praktische Hinweise, Grenzen und verwandte Suchen
Kombinieren Sie im Unterricht Beispiele: pH 7 mit 1 bar Wasserstoff ergibt ein Potenzial nahe −0.414 V; pH 0 mit 1 bar liefert erwartungsgemäß E nahe null für die SHE-Referenz; und ein null oder negativer Druck demonstriert den harten invalid_input-Pfad. Diese Seite richtet sich an Suchende nach einem Rechner für Elektrodenpotenzial gegen pH, einem Nernst-Werkzeug für die Wasserstoffelektrode oder dem SHE-Potenzial online; sie ist kein vollständiger Pourbaix-Generator für mehrere Spezies, kein Nernst-Solver mit variabler Temperatur für beliebige Redoxpaare und kein OCV-Modell für Batteriepacks. Fehlgeschlagene Aufgaben mit invalid_input werden nicht berechnet.
Integrationsbeispiele
Unit-Tests für Elektrochemie-Code
Erzeugen Sie geprüfte E(pH, P)-Fälle plus gezielte Ablehnungen nicht positiver Drücke als Erwartungswerte für Coding-Katas und Continuous-Integration-Fixtures.
Technische Fragen
Was passiert bei null oder negativem Druck?
log10(P_H2) ist für nicht positive Drücke undefiniert. Dieses Werkzeug liefert invalid_input, statt ein Potenzial zu erfinden.
Ist der Rechner für Elektrodenpotenzial gegen pH kostenlos?
Das Browser-Werkzeug ist kostenlos und läuft lokal. API-Aufrufe nutzen vorausbezahltes KIT-Guthaben zu $0.002 pro erfolgreicher Anfrage; fehlgeschlagene Aufgaben werden nie berechnet.