Máy tính phương trình Nernst là gì?
Công cụ này giúp bạn xác định thế điện cực của pin (suất điện động, EMF) cho một pin điện hóa hoặc pin nồng độ dựa trên phương trình Nernst ở 25°C (tức 298,15 K). Nó cho biết điện áp thực tế của pin lệch bao nhiêu so với thế chuẩn khi nồng độ các chất rời khỏi điều kiện tiêu chuẩn.
Cách sử dụng
Bạn chỉ cần nhập ba giá trị: thế chuẩn của pin E° tính bằng vôn, số electron trao đổi trong phương trình phản ứng đã cân bằng (\(n\)), và thương số phản ứng \(Q\) (tỉ số giữa hoạt độ của sản phẩm và chất phản ứng). Công cụ sẽ trả về thế điện cực \(E\), cùng với \(\log(Q)\) và số hạng hiệu chỉnh Nernst để bạn thấy rõ điện áp đã dịch chuyển như thế nào.
Giải thích công thức
Ở 25°C, phương trình Nernst được rút gọn thành
$$E = \text{E}^\circ - \frac{0.0592}{\text{n}} \log_{10}\!\left(\text{Q}\right)$$Hằng số 0,0592 V có được từ \((RT/F)\cdot\ln(10)\) tính ở 298,15 K. Khi \(Q = 1\) thì \(\log Q = 0\) và \(E\) bằng đúng E°. Khi sản phẩm tích tụ (\(Q\) lớn hơn 1), số hạng hiệu chỉnh mang dấu dương và điện áp giảm; khi chất phản ứng chiếm ưu thế (\(Q\) nhỏ hơn 1), số hạng này mang dấu âm và điện áp tăng.
Ví dụ minh họa
Giả sử E° = 1,10 V, \(n = 2\) và \(Q = 10\). Khi đó \(\log Q = 1\), nên số hạng hiệu chỉnh là
$$\frac{0.0592}{2}\cdot 1 = 0.0296 \text{ V}$$Thế điện cực của pin là
$$E = 1.10 - 0.0296 = 1.0704 \text{ V}$$Thương số phản ứng cao hơn làm điện áp giảm nhẹ, đúng như những gì nguyên lý Le Chatelier gợi ý.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao lại là 0,0592 mà không phải 0,0257? Hệ số 0,0592 được dùng kèm logarit cơ số 10 (\(\log\)), trong khi 0,0257 V chính là \(RT/F\) dùng với logarit tự nhiên (\(\ln\)). Máy tính này sử dụng dạng log cơ số 10.
Nếu E° bằng 0 thì sao? Với pin nồng độ, hai điện cực giống hệt nhau nên \(E^\circ = 0\), và toàn bộ điện áp đến từ số hạng \(-(0.0592/n)\cdot\log Q\), được tạo ra bởi sự chênh lệch nồng độ.
Nhiệt độ có ảnh hưởng không? Có. Hằng số 0,0592 chỉ đúng ở 25°C. Ở nhiệt độ khác, bạn cần tính lại \((RT/F)\cdot\ln(10)\) tương ứng với nhiệt độ mới.
