Nernst-Gleichungsrechner

Die Nernst-Gleichung wandelt ein Standard-Zellpotential in die Spannung um, die Sie tatsächlich messen, wenn Konzentrationen oder Partialdrücke nicht alle ein molar oder ein bar betragen. Aus E°, der Zahl der in der bilanzierten Zellreaktion übertragenen Elektronen, dem Reaktionsquotienten Q und optional der absoluten Temperatur liefert diese Fähigkeit das nicht-standardmäßige Zellpotential E mit einer deterministischen SI-Formel — ohne Tabellen, ohne Netz und ohne zufällige Drift. Studierende nutzen sie zur Kontrolle von Hausaufgaben zu Konzentrationszellen und Batterieentladung; Ingenieure und Laborsoftware nutzen denselben Vertrag, um erwartete Millivolt-Werte in Tests festzunageln. Null Elektronen werden als ungültige Eingabe abgelehnt, weil der Faktor RT über nF undefiniert ist.

Was die Nernst-Gleichung korrigiert

Tabellierte Standardpotenziale gelten nur, wenn alle Stoffe bei Einheitsaktivität vorliegen, also gelöste Stoffe bei einem Mol pro Liter und Gase bei einem Bar. In echten Zellen ist das selten der Fall. Die Nernst-Gleichung rechnet das Standardpotenzial deshalb in die Spannung um, die Sie tatsächlich messen. Dazu teilt der Rechner das Produkt aus Gaskonstante und Temperatur durch die Elektronenzahl und die Faraday-Konstante, multipliziert mit dem natürlichen Logarithmus des Reaktionsquotienten und zieht das Ergebnis vom Standardpotenzial ab. Ohne Temperaturangabe gelten 298,15 K.

So vermeiden Sie typische Fehler

Der Reaktionsquotient besteht aus den Aktivitäten der Produkte geteilt durch die der Edukte, jeweils mit den stöchiometrischen Koeffizienten als Exponenten; für gelöste Stoffe nehmen Sie meist die Molarität, für Gase den Partialdruck in Bar. Als Elektronenzahl zählt die Zahl der Elektronen, die sich zwischen Oxidation und Reduktion aufheben, beim Daniell-Element also 2. Bei 25 °C entspricht die Rechnung der Schulform mit etwa 0,05916 V geteilt durch die Elektronenzahl mal dem Zehnerlogarithmus von Q. Eine Elektronenzahl von null und ein Quotient von null oder darunter werden abgelehnt.

Was die Nernst-Gleichung braucht: E°, n, Q und Temperatur

Schreiben Sie die Zellreaktion in bilanzierter Form und bestimmen Sie drei Größen. Erstens das Standard-Zellpotential E° in Volt — der tabellierte Wert, wenn jede Spezies bei Einheitsaktivität vorliegt, üblicherweise aus Reduktionspotential-Tabellen bei fünfundzwanzig Grad Celsius. Zweitens n, die Mole Elektronen, die zwischen Oxidations- und Reduktions-Halbreaktionen aufgehoben werden; für Zink plus Kupfer zwei plus der klassischen Daniell-Zelle gilt n gleich zwei.

Drittens den Reaktionsquotienten Q aus Produktaktivitäten über Eduktaktivitäten mit stöchiometrischen Exponenten, mit Konzentrationen in Molarität für gelöste Spezies und Partialdrücken in bar für Gase, wenn das die Konvention Ihres Kurses ist. Optional senden Sie die absolute Temperatur T in Kelvin; lassen Sie sie weg, verwendet die Engine zweihundertachtundneunzig Komma eins fünf Kelvin, den üblichen Laborstandard.

Die angewandte Formel ist E gleich E° minus RT über nF mal den natürlichen Logarithmus von Q, mit Gaskonstante R und Faraday-Konstante F fest in SI-Einheiten, sodass Ergebnisse mit Lehrbuchprüfungen der Form E ungefähr E° minus null Komma null fünf neun eins sechs über n mal Logarithmus zur Basis zehn von Q bei fünfundzwanzig Grad übereinstimmen.