Chimica generale/Equazione di Nernst

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Equazione di Nernst[modifica]

L'equazione di Nernst esprime il potenziale d'elettrodo (E), relativamente al potenziale d'elettrodo standard (E0), di una coppia di elettrodi o di una semielemento di un pila. In altre parole serve per calcolare il potenziale dell'elettrodo in condizioni diverse da quelle standard.

dove:

  • R è la costante universale dei gas, uguale a 8,3145 J K-1 mol-1 o 0.082057 L atm mol-1 K-1;
  • T è la temperatura assoluta;
  • a è l'attività chimica;
  • F è la costante di Faraday, uguale a 9.6485309*104 C mol-1;
  • n è il numero di elettroni trasferiti nella semireazione.

Per soluzioni non troppo concentrate, la relazione si può esprimere attraverso le concentrazioni:

In condizioni standard (25° C) e passando al logaritmo in base 10 l'equazione prende la forma:

dove:

  • [red] è la concentrazione dell'agente ossidante (la specie ridotta);
  • [ox] è la concentrazione dell'agente riducente (la specie ossidata).

Attraverso l'equazione di Nernst è possibile calcolare il valore della costante di equilibrio di una reazione redox.

Il potere ossidante o riducente varia al variare delle attività (concentrazione) della forma ossidata, Ox, e ridotta, Red, rispetto alla capacità manifestata in condizioni standard. Conseguentemente, il potenziale di cella ∆E, e quindi anche la direzione della reazione redox, variano al cambiare della concentrazioni dei reagenti e dei prodotti: una reazione spontanea in condizioni standard può invertire la sua direzione qualora reagenti e prodotti siano presenti in condizioni non standard. Quando ∆E = 0 indica che la pila è esaurita e il sistema ha raggiunto l'equilibrio.