¿Qué es la ecuación de Nernst?
La ecuación de Nernst relaciona el potencial real de un electrodo o de una celda con su potencial estándar cuando las condiciones de concentración, presión y temperatura no son las estándar. Es uno de los pilares de la electroquímica y se aplica en baterías, pilas de combustible, análisis de corrosión, electrodos de pH y potenciales de membrana en sistemas biológicos. Esta calculadora resuelve el potencial de celda E expresado en voltios.
Cómo usar esta calculadora
Introduce el potencial estándar de celda E° en voltios, el número de electrones transferidos en la semirreacción balanceada (\(n\)), la temperatura absoluta en kelvin (usa 298,15 K para 25 °C) y el cociente de reacción \(Q\). La herramienta calcula \(E\) junto con el término de corrección, de modo que puedas ver cuánto se aleja el sistema de las condiciones estándar.
La fórmula explicada
La ecuación es $$E = E^\circ - \frac{RT}{nF}\ln Q$$ donde \(R = 8{,}314\ \text{J/(mol}\cdot\text{K)}\) es la constante de los gases, \(T\) es la temperatura en kelvin, \(n\) son los moles de electrones y \(F = 96485\ \text{C/mol}\) es la constante de Faraday. Cuando \(Q = 1\), \(\ln Q = 0\), por lo que \(E\) es igual a \(E^\circ\). A 25 °C el factor \(RT/F\) vale aproximadamente \(0{,}02569\ \text{V}\), lo que da la conocida forma \(0{,}0592/n\ \text{V}\) cuando se emplea el logaritmo en base 10.
Ejemplo resuelto
Para una pila Daniell con \(E^\circ = 1{,}10\ \text{V}\), \(n = 2\), \(T = 298{,}15\ \text{K}\) y \(Q = 10\): el término de corrección es $$\frac{8{,}314 \times 298{,}15}{2 \times 96485} \times \ln(10) = 0{,}012842 \times 2{,}302585 \approx 0{,}02957\ \text{V}.$$ Por tanto, $$E = 1{,}10 - 0{,}02957 \approx 1{,}0704\ \text{V}.$$
Preguntas frecuentes
¿Qué temperatura debo usar? Utiliza la temperatura absoluta en kelvin. La temperatura ambiente de 25 °C equivale a 298,15 K.
¿Qué es n? \(n\) es el número de electrones transferidos en la reacción redox global balanceada.
¿Por qué Q debe ser positivo? El logaritmo natural solo está definido para valores positivos; \(Q\) es un cociente de actividades y siempre es mayor que cero.
