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A Equação de Nernst

1889
  • Walther Nernst
Célula eletroquímica com aplicações da equação de Nernst em eletroquímica.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

A equação de Nernst relaciona o potencial de redução de uma semicélula (ou a voltagem total de uma célula eletroquímica) ao potencial padrão do eletrodo, à temperatura e às atividades (frequentemente aproximadas por concentrações) das espécies químicas que sofrem redox. A equação é [latex]E = E^{circ} – frac{RT}{nF} ln Q[/latex], onde Q é o quociente de reação.

A equação de Nernst é um pilar da eletroquímica, fornecendo uma ligação quantitativa entre a termodinâmica e o potencial da célula. Na fórmula [latex]E = E^{circ} – frac{RT}{nF} ln Q[/latex], [latex]E[/latex] é o potencial da célula sob condições específicas e [latex]E^{circ}[/latex] é o potencial padrão da célula, medido quando todas as espécies estão com atividade unitária. [latex]R[/latex] é a constante universal dos gases, [latex]T[/latex] é a temperatura absoluta, [latex]n[/latex] é o número de moles de elétrons transferidos e [latex]F[/latex] é a constante de Faraday.

O termo [latex]Q[/latex], o quociente de reação, utiliza concentrações de não equilíbrio. Para uma reação genérica [latex]aA + bB rightleftharpoons cC + dD[/latex], [latex]Q = frac{{C}^c {D}^d}{{A}^a {B}^b}[/latex], onde {X} denota a atividade. Esta equação mostra que o potencial da célula diminui à medida que a reação se aproxima do equilíbrio (Q aumenta). No equilíbrio, [latex]Q = K[/latex] (a constante de equilíbrio) e [latex]E = 0[/latex], o que significa que a bateria está "descarregada". A equação é crucial para entender como as mudanças de concentração afetam a voltagem da bateria e o potencial através de membranas biológicas, como em neurônios, onde os gradientes de concentração iônica criam potenciais de membrana essenciais para a sinalização nervosa.

UNESCO Nomenclature: 2202
Eletroquímica

Tipo

Formula

Interrupção

Fundamentais

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • leis da termodinâmica, particularmente a energia livre de Gibbs
  • Conceito de equilíbrio químico e quociente de reação
  • Leis de Faraday da eletrólise
  • desenvolvimento da célula eletroquímica

Aplicações

  • Cálculo da tensão da bateria em condições não padronizadas.
  • medidores de pH e eletrodos íon-seletivos
  • Compreensão dos impulsos nervosos (potenciais de membrana)
  • estudos de corrosão
  • titulações potenciométricas

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

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Relacionado a: equação de Nernst, eletroquímica, potencial de célula, potencial padrão, quociente de reação, condições não padrão, termodinâmica, equilíbrio.

Contexto histórico

A Equação de Nernst

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1890
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1895

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

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