Калькулятор уравнения Нернста

Введите расчет

Стандартный потенциал ячейки E° (В)

Число перенесённых электронов (n)

Температура (K)

Реакционное отношение (Q)

Результатов

Потенциал ячейки (E)

1,1

вольты (В)

Стандартный потенциал E°	1,1 V
Поправочный член (RT/nF)·ln Q	0 V

Что такое уравнение Нернста?

Уравнение Нернста связывает реальный потенциал электрода или ячейки со стандартным потенциалом в нестандартных условиях — при отличающихся концентрациях, давлении и температуре. Это одно из ключевых соотношений электрохимии: его применяют при расчёте аккумуляторов и батарей, топливных элементов, в анализе коррозии, при работе с pH-электродами и при описании мембранных потенциалов в биологии. Данный калькулятор находит потенциал ячейки \(E\) в вольтах.

Гальванический элемент: уравнение Нернста связывает его потенциал с концентрациями ионов.

Как пользоваться калькулятором

Укажите стандартный потенциал ячейки \(E^\circ\) в вольтах, число электронов, переносимых в уравненной полуреакции (\(n\)), абсолютную температуру в кельвинах (для 25 °C возьмите 298,15 K) и реакционное отношение \(Q\). Калькулятор рассчитает \(E\) вместе с поправочным членом, чтобы вы наглядно видели, насколько система отклоняется от стандартных условий.

Разбор формулы

Уравнение имеет вид

$$E = E^\circ - \frac{RT}{nF}\ln Q$$

где \(R = 8{,}314\ \text{Дж/(моль}\cdot\text{К)}\) — универсальная газовая постоянная, \(T\) — температура в кельвинах, \(n\) — число молей электронов, а \(F = 96485\ \text{Кл/моль}\) — постоянная Фарадея. При \(Q = 1\) значение \(\ln Q = 0\), поэтому \(E\) равно \(E^\circ\). При 25 °C множитель \(RT/F\) составляет около \(0{,}02569\ \text{В}\), что и даёт привычную форму \(0{,}0592/n\ \text{В}\) при использовании десятичного логарифма.

Каждый член уравнения Нернста подписан цветными выносками.

Пример расчёта

Для элемента Даниэля с \(E^\circ = 1{,}10\ \text{В}\), \(n = 2\), \(T = 298{,}15\ \text{K}\) и \(Q = 10\) поправочный член равен

$$\left(\frac{8{,}314 \times 298{,}15}{2 \times 96485}\right) \times \ln(10) = 0{,}012842 \times 2{,}302585 \approx 0{,}02957\ \text{В}$$

Следовательно, \(E = 1{,}10 - 0{,}02957 \approx 1{,}0704\ \text{В}\).

Частые вопросы

Какую температуру указывать? Используйте абсолютную температуру в кельвинах. Комнатной температуре 25 °C соответствует 298,15 K.

Что такое \(n\)? Это число электронов, переносимых в уравненной суммарной окислительно-восстановительной реакции.

Почему \(Q\) должно быть положительным? Натуральный логарифм определён только для положительных чисел. \(Q\) — это отношение активностей, и оно всегда больше нуля.