Tìm hiểu phương trình Nernst: Công cụ chính để phân tích tế bào điện hóa

Phương trình Nernst là một công thức toán học mô tả sự chênh lệch điện thế (điện áp) xảy ra trên một tế bào điện hóa trong điều kiện không chuẩn. Nó được phát triển bởi Walther Nernst vào năm 1889 và được sử dụng rộng rãi để tính điện áp của các tế bào liên quan đến phản ứng oxi hóa khử.

Phương trình Nernst tính đến gradient nồng độ của chất phản ứng và sản phẩm, cũng như nhiệt độ của hệ thống, và nó cung cấp một dự đoán điện áp chính xác hơn phương trình Goldman-Marcus-Nernst đơn giản hơn. Phương trình Nernst đặc biệt hữu ích để tính toán điện áp của các tế bào liên quan đến nhiều phản ứng oxi hóa khử hoặc hoạt động trong điều kiện không chuẩn, chẳng hạn như nhiệt độ cao hoặc nồng độ chất phản ứng thấp.

Phương trình Nernst có thể được viết là:

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

trong đó:

* E là hiệu điện thế (điện áp) của pin
* E0 là hiệu điện thế tiêu chuẩn của pin (ở 25°C và 1 atm)
* R là hằng số khí
* T là nhiệt độ của hệ tính bằng Kelvin
* n là số electron được chuyển trong quá trình phản ứng
* F là hằng số Faraday
* Q là tỷ lệ nồng độ của chất phản ứng và sản phẩm ở trạng thái cân bằng.

Phương trình Nernst là một công cụ hữu hiệu để hiểu hoạt động của các tế bào điện hóa và nó có nhiều ứng dụng thực tế trong các lĩnh vực như lưu trữ năng lượng, chống ăn mòn và điện tử sinh học.