Qu'est-ce que l'équation de Nernst ?
L'équation de Nernst relie le potentiel réel d'une électrode ou d'une cellule à son potentiel standard, dans des conditions de concentration, de pression et de température qui s'écartent des conditions standard. C'est un pilier de l'électrochimie : on la retrouve dans l'étude des piles et accumulateurs, des piles à combustible, de la corrosion, des électrodes de pH ou encore des potentiels de membrane en biologie. Ce calculateur détermine le potentiel de cellule \(E\), exprimé en volts.
Comment utiliser ce calculateur
Indiquez le potentiel standard de cellule \(E^\circ\) en volts, le nombre d'électrons échangés dans la demi-réaction équilibrée (\(n\)), la température absolue en kelvins (utilisez 298,15 K pour 25 °C) et le quotient réactionnel \(Q\). L'outil calcule \(E\) ainsi que le terme correctif, ce qui vous permet de visualiser l'écart entre le système et les conditions standard.
La formule expliquée
L'équation s'écrit $$E = E^\circ - \frac{RT}{nF}\ln Q$$ où \(R = 8{,}314\ \text{J/(mol}\cdot\text{K)}\) est la constante des gaz parfaits, \(T\) la température en kelvins, \(n\) le nombre de moles d'électrons échangées et \(F = 96485\ \text{C/mol}\) la constante de Faraday. Lorsque \(Q = 1\), \(\ln Q = 0\) : \(E\) est alors égal à \(E^\circ\). À 25 °C, le facteur \(RT/F\) vaut environ \(0{,}02569\ \text{V}\), ce qui donne la forme bien connue \(0{,}0592/n\ \text{V}\) lorsqu'on utilise le logarithme décimal (base 10).
Exemple résolu
Pour une pile Daniell avec \(E^\circ = 1{,}10\ \text{V}\), \(n = 2\), \(T = 298{,}15\ \text{K}\) et \(Q = 10\) : le terme correctif vaut $$\left(\frac{8{,}314 \times 298{,}15}{2 \times 96485}\right) \times \ln(10) = 0{,}012842 \times 2{,}302585 \approx 0{,}02957\ \text{V}.$$ On obtient donc $$E = 1{,}10 - 0{,}02957 \approx 1{,}0704\ \text{V}.$$
FAQ
Quelle température dois-je utiliser ? Utilisez la température absolue en kelvins. La température ambiante de 25 °C correspond à 298,15 K.
Que représente n ? \(n\) est le nombre d'électrons échangés dans la réaction d'oxydoréduction globale équilibrée.
Pourquoi Q doit-il être positif ? Le logarithme népérien n'est défini que pour des valeurs positives ; \(Q\) est un rapport d'activités, toujours strictement supérieur à zéro.
