नर्न्स्ट समीकरण क्या है?
नर्न्स्ट समीकरण किसी इलेक्ट्रोड या सेल के वास्तविक विभव को उसके मानक विभव से जोड़ता है, जब सांद्रता, दाब और तापमान मानक परिस्थितियों से अलग हों। यह विद्युत-रसायन (electrochemistry) का एक मूल नियम है और बैटरी, ईंधन सेल, संक्षारण (corrosion) विश्लेषण, pH इलेक्ट्रोड तथा जैविक झिल्ली विभव (membrane potential) में इसका व्यापक उपयोग होता है। यह कैलकुलेटर सेल विभव \(E\) को वोल्ट में निकालता है।
इस कैलकुलेटर का उपयोग कैसे करें
वोल्ट में मानक सेल विभव E°, संतुलित अर्ध-अभिक्रिया में स्थानांतरित इलेक्ट्रॉनों की संख्या (\(n\)), केल्विन में परम तापमान (25 °C के लिए 298.15 K लें) और अभिक्रिया भागफल \(Q\) दर्ज करें। यह उपकरण \(E\) के साथ-साथ संशोधन पद (correction term) भी दिखाता है, जिससे आप समझ सकते हैं कि तंत्र मानक परिस्थितियों से कितना भटका हुआ है।
सूत्र की व्याख्या
समीकरण है $$E = E^\circ - \frac{RT}{nF}\ln Q$$ जहाँ R = 8.314 J/(mol·K) गैस स्थिरांक है, T केल्विन में तापमान है, n इलेक्ट्रॉनों के मोल हैं, और F = 96485 C/mol फैराडे स्थिरांक है। जब \(Q = 1\) होता है, तब \(\ln Q = 0\) होता है, इसलिए \(E\) मान E° के बराबर रहता है। 25 °C पर गुणांक \(RT/F\) लगभग 0.02569 V होता है, और जब log का आधार 10 लिया जाता है तो यह परिचित \(0.0592/n\) V वाला रूप दे देता है।
हल किया गया उदाहरण
किसी डैनियल सेल के लिए जिसमें E° = 1.10 V, n = 2, T = 298.15 K और Q = 10 हो: संशोधन पद होगा $$\left(\frac{8.314 \times 298.15}{2 \times 96485}\right) \times \ln(10) = 0.012842 \times 2.302585 \approx 0.02957 \text{ V}$$ अतः \(E = 1.10 - 0.02957 \approx 1.0704\) V।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
मुझे कौन-सा तापमान इस्तेमाल करना चाहिए? केल्विन में परम तापमान का उपयोग करें। कमरे का तापमान 25 °C यानी 298.15 K होता है।
n क्या होता है? n संतुलित समग्र रेडॉक्स अभिक्रिया में स्थानांतरित इलेक्ट्रॉनों की संख्या है।
Q धनात्मक क्यों होना चाहिए? प्राकृतिक लघुगणक (natural logarithm) केवल धनात्मक मानों के लिए परिभाषित होता है; Q गतिविधियों (activities) का अनुपात है और हमेशा शून्य से बड़ा रहता है।
