De Nernst-vergelijking begrijpen: een belangrijk hulpmiddel voor elektrochemische celanalyse

De Nernst-vergelijking is een wiskundige formule die het potentiaalverschil (spanning) beschrijft dat optreedt over een elektrochemische cel onder niet-standaard omstandigheden. Het werd ontwikkeld door Walther Nernst in 1889 en wordt veel gebruikt om de spanning te berekenen van cellen waarbij redoxreacties betrokken zijn. De Nernst-vergelijking houdt rekening met de concentratiegradiënten van de reactanten en producten, evenals met de temperatuur van het systeem, en biedt een Nauwkeurigere voorspelling van de spanning dan de eenvoudigere Goldman-Marcus-Nernst-vergelijking. De Nernst-vergelijking is vooral handig voor het berekenen van de spanning van cellen waarbij meerdere redoxreacties betrokken zijn of die werken onder niet-standaard omstandigheden, zoals hoge temperaturen of lage concentraties reactanten. De Nernst-vergelijking kan worden geschreven als:

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

waarbij:

* E is het potentiaalverschil (spanning) van de cel
* E0 is het standaard potentiaalverschil van de cel (bij 25°C en 1 atm)
* R is de gasconstante
* T is de temperatuur van het systeem in Kelvin
* n is het aantal elektronen dat tijdens de reactie wordt overgedragen
* F is de constante van Faraday
* Q is de verhouding tussen de concentraties van de reactanten en producten in evenwicht.

De Nernst-vergelijking is een krachtig hulpmiddel voor het begrijpen het gedrag van elektrochemische cellen, en het heeft veel praktische toepassingen op gebieden als energieopslag, corrosiebescherming en bio-elektronica.