Cos'è equazione di nernst?

L'equazione di Nernst è un'equazione che mette in relazione il potenziale di riduzione di un elettrodo (o di una semicella) con il potenziale standard di riduzione, la temperatura e le attività delle specie chimiche che subiscono la riduzione e l'ossidazione. È uno strumento fondamentale in elettrochimica.

L'equazione di Nernst permette di calcolare il potenziale di una cella elettrochimica o di un elettrodo non in condizioni standard, ovvero quando le concentrazioni delle specie coinvolte non sono 1 M e la temperatura non è 298 K (25 °C).

La forma generale dell'equazione di Nernst è:

E = E° - (RT/nF) * ln(Q)

Dove:

• E: è il potenziale di elettrodo reale (o potenziale di cella).
• E°: è il potenziale standard di elettrodo (o potenziale standard di cella). Questo è il potenziale misurato in condizioni standard (298 K, 1 atm, concentrazioni 1 M).
• R: è la costante dei gas ideale (8.314 J/(mol·K)).
• T: è la temperatura assoluta in Kelvin.
• n: è il numero di moli di elettroni trasferiti nella reazione redox bilanciata.
• F: è la costante di Faraday (circa 96485 C/mol).
• ln(Q): è il logaritmo naturale del quoziente di reazione (Q).

Il quoziente di reazione (Q) è un'espressione simile alla costante di equilibrio (K), ma utilizzata per concentrazioni o pressioni parziali non di equilibrio. Per una reazione generica aA + bB ⇌ cC + dD, Q è definito come:

Q = ([C]^c * [D]^d) / ([A]^a * [B]^b)

Dove [A], [B], [C] e [D] rappresentano le attività (approssimativamente le concentrazioni molari per soluzioni diluite) delle specie coinvolte nella reazione. Solidi puri e liquidi puri hanno attività unitaria (cioè, la loro attività è 1) e quindi non compaiono nell'espressione di Q.

A 25 °C (298.15 K), l'equazione di Nernst può essere semplificata utilizzando il logaritmo decimale (log) invece del logaritmo naturale (ln):

E = E° - (0.0592 V / n) * log(Q)

Dove 0.0592 V è il valore approssimativo di (RT/F) * 2.303 a 25°C. Il fattore 2.303 converte il logaritmo naturale in logaritmo decimale (ln(x) = 2.303 * log(x)).

L'equazione di Nernst è ampiamente utilizzata per:

• Calcolare i potenziali di elettrodo in condizioni non standard.
• Determinare le concentrazioni ioniche in soluzioni.
• Comprendere il funzionamento di sensori elettrochimici, come gli elettrodi pH.
• Analizzare il comportamento delle celle galvaniche e delle celle elettrolitiche.