Die Nernst-Gleichung verstehen: Ein wichtiges Werkzeug für die elektrochemische Zellanalyse

Die Nernst-Gleichung ist eine mathematische Formel, die die Potentialdifferenz (Spannung) beschreibt, die an einer elektrochemischen Zelle unter nicht standardmä+igen Bedingungen auftritt. Sie wurde 1889 von Walther Nernst entwickelt und wird häufig zur Berechnung der Spannung von Zellen verwendet, an denen Redoxreaktionen beteiligt sind.

Die Nernst-Gleichung berücksichtigt die Konzentrationsgradienten der Reaktanten und Produkte sowie die Temperatur des Systems und liefert eine genauere Vorhersage der Spannung als die einfachere Goldman-Marcus-Nernst-Gleichung. Die Nernst-Gleichung ist besonders nützlich für die Berechnung der Spannung von Zellen, die mehrere Redoxreaktionen beinhalten oder die unter nicht standardmä+igen Bedingungen arbeiten, wie z. B. hohen Temperaturen oder niedrigen Konzentrationen von Reaktanten.

Die Nernst-Gleichung kann wie folgt geschrieben werden:

E = E0 + (RT /nF) ln(Q)

wobei:

* E die Potentialdifferenz (Spannung) der Zelle ist
* E0 die Standardpotentialdifferenz der Zelle (bei 25 °C und 1 atm)
* R die Gaskonstante ist
* T ist die Temperatur des Systems in Kelvin
* n ist die Anzahl der während der Reaktion übertragenen Elektronen
* F ist die Faraday-Konstante
* Q ist das Verhältnis der Konzentrationen der Reaktanten und Produkte im Gleichgewicht.

Die Nernst-Gleichung ist ein leistungsstarkes Werkzeug zum Verständnis das Verhalten elektrochemischer Zellen und hat viele praktische Anwendungen in Bereichen wie Energiespeicherung, Korrosionsschutz und Bioelektronik.