Was ist nernstsche gleichung?

Die Nernst-Gleichung beschreibt die Beziehung zwischen dem Elektrodenpotential einer Halbzelle und den Konzentrationen (oder Aktivitäten) der an der Elektrodenreaktion beteiligten Spezies. Sie ist ein wichtiges Werkzeug in der Elektrochemie, um Zellpotentiale unter nicht-Standardbedingungen zu berechnen.

Kernpunkte:

• Definition: Die Nernst-Gleichung quantifiziert den Einfluss von Konzentrationen auf das Elektrodenpotential. (Siehe: https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Nernst-Gleichung)

• Formel: Die allgemeine Form der Nernst-Gleichung lautet:

  E = E⁰ - (RT / nF) * ln(Q)

  Wobei:

  • E das Zellpotential unter nicht-Standardbedingungen ist.
  • E⁰ das Standardzellpotential ist (bei 298 K, 1 atm und 1 M Konzentrationen). (Siehe: https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Standardzellpotential)
  • R die ideale Gaskonstante ist (8,314 J/(mol·K)).
  • T die absolute Temperatur in Kelvin ist.
  • n die Anzahl der übertragenen Elektronen in der Zellreaktion ist.
  • F die Faraday-Konstante ist (96485 C/mol). (Siehe: https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Faraday-Konstante)
  • Q der Reaktionsquotient ist. (Siehe: https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Reaktionsquotient)

• Reaktionsquotient (Q): Q ist ein Maß für die relativen Mengen an Reaktanten und Produkten zu einem bestimmten Zeitpunkt. Für eine generische Reaktion aA + bB ⇌ cC + dD ist Q = ([C]^c [D]^d) / ([A]^a [B]^b), wobei die Klammern Konzentrationen oder Aktivitäten darstellen.

• Anwendungen:

  • Berechnung von Zellpotentialen unter nicht-Standardbedingungen.
  • Bestimmung von Konzentrationen unbekannter Ionen durch Messung des Zellpotentials.
  • Verständnis der Funktionsweise von elektrochemischen Sensoren.
  • Vorhersage der Richtung einer Redoxreaktion.

• Vereinfachte Form bei 298 K: Bei Raumtemperatur (298 K) kann die Nernst-Gleichung vereinfacht werden zu:

  E = E⁰ - (0.0592 V / n) * log₁₀(Q)

  Hier wird der natürliche Logarithmus (ln) durch den dekadischen Logarithmus (log₁₀) ersetzt, und die Konstanten R, T und F sind in einem einzigen Wert zusammengefasst.

• Aktivitäten vs. Konzentrationen: In idealen Lösungen können Konzentrationen verwendet werden. In realen Lösungen sollten Aktivitäten verwendet werden, um interionische Wechselwirkungen zu berücksichtigen. Aktivität ist die "effektive Konzentration" einer Spezies.

• Elektrochemische Zelle: Die Nernst-Gleichung wird auf jede Halbzelle einer https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Elektrochemische%20Zelle angewendet, um deren Potential zu berechnen. Das Zellpotential der gesamten Zelle ist die Differenz der Potentiale der beiden Halbzellen.