Калькулятор уравнения Нернста

Введите расчет

Стандартный потенциал элемента E° (вольты)

Число переносимых электронов (n)

Реакционное частное (Q)

Результатов

Потенциал элемента (E)

1,0704

вольт при 25 °C

log(Q)	1
Поправка Нернста (0,0592/n)·log Q	0,0296 V

Что такое калькулятор уравнения Нернста?

Этот калькулятор находит потенциал (электродвижущую силу, ЭДС) электрохимического или концентрационного элемента по уравнению Нернста при 25 °C (298,15 К). Он показывает, насколько реальное напряжение элемента отличается от стандартного потенциала, когда концентрации отклоняются от стандартных условий.

Как пользоваться калькулятором

Введите три величины: стандартный потенциал элемента E° в вольтах, число электронов, переносимых в уравненной реакции (n), и реакционное частное Q (отношение активностей продуктов к активностям реагентов). Калькулятор выдаст потенциал элемента E, а также log(Q) и поправочный член Нернста — чтобы вы наглядно увидели, как именно меняется напряжение.

Разбор формулы

При 25 °C уравнение Нернста упрощается до вида $$E = \text{E}^\circ - \frac{0{,}0592}{\text{n}} \cdot \log_{10} Q$$ Коэффициент 0,0592 В получается из выражения \((RT/F)\cdot\ln(10)\), вычисленного при 298,15 К. Когда \(Q = 1\), \(\log Q = 0\) и \(E\) равно E°. Если продуктов становится больше (\(Q\) больше 1), член положителен и напряжение падает; если преобладают реагенты (\(Q\) меньше 1), член отрицателен и напряжение растёт.

С ростом отношения реакции Q потенциал элемента E падает ниже стандартного потенциала E°.

Гальванический элемент, измеренный потенциал E которого предсказывает уравнение Нернста.

Пример расчёта

Пусть E° = 1,10 В, n = 2 и Q = 10. Тогда \(\log Q = 1\), и поправка равна $$\frac{0{,}0592}{2} \cdot 1 = 0{,}0296 \text{ В}$$ Потенциал элемента: $$E = 1{,}10 - 0{,}0296 = 1{,}0704 \text{ В}$$ Чем выше реакционное частное, тем немного ниже напряжение — ровно так, как подсказывает интуиция по принципу Ле Шателье.

Частые вопросы

Почему 0,0592, а не 0,0257? Множитель 0,0592 используется с десятичным логарифмом (log), тогда как 0,0257 В — это \(RT/F\) для натурального логарифма (ln). Этот калькулятор работает с формой через log.

Что если E° равно нулю? В концентрационном элементе оба электрода одинаковы, поэтому \(\text{E}^\circ = 0\), и напряжение целиком возникает за счёт члена \(-\frac{0{,}0592}{\text{n}}\cdot\log Q\), обусловленного разницей концентраций.

Влияет ли температура? Да. Константа 0,0592 справедлива только при 25 °C. Для других температур пересчитайте \((RT/F)\cdot\ln(10)\) под нужную температуру.