能斯特方程
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能斯特方程(Nernst,又譯:奈斯特方程),是電化學中用来计算电极上相对于标准电势(E0)来说的指定氧化还原对的平衡电压(E)。命名自瓦爾特·能斯特。能斯特方程只能在氧化还原对中两种物质同时存在时才有意义。
公式
- E=E0−RTnFlnaredaoxdisplaystyle E=E^0-frac RTnFln frac a_mboxreda_mboxox
- ⇔E=E0+(RTnF)lnaoxareddisplaystyle Leftrightarrow E=E^0+(frac RTnF)ln frac a_mboxoxa_mboxred
在常温下(25℃ = 298.15 K),有以下关系式:
- RTFln10≈0.05916displaystyle frac R,TF,,ln 10approx 0.05916
因此,能斯特方程可以被简化为:
- 在25℃:E=E0−0.05916nlog[red][ox]displaystyle E=E^0-frac 0.05916nlog frac [mboxred][mboxox]
- ⇔E=E0+0.05916nlog[ox][red]displaystyle Leftrightarrow E=E^0+frac 0.05916nlog frac [mboxox][mboxred]
R是理想气体常数,等于8.314472 (15) J.K-1.mol-1。
T是温度,单位K。
a是氧化型和还原型化学物质的活度(活度 = 浓度*活度系数),其中[ox]代表氧化型,[red]代表还原型。
F是法拉第常数,1F等于96,485.3365 (21) C/mol。
n是半反应式的电子转移数,單位mol。
[ox]/[red]表示参与电极反应所有物质浓度的乘积与反应产物浓度乘积之比。而且浓度的方次应等于他们在电极反应中的系数。
历史
能斯特方程命名于它的提出者德国化学家瓦爾特·能斯特(Walther H. Nernst,1864-1941),他建立的这个联系化学能和原电池电极电位关系的方程式,对化学热力学有重要贡献。1920年的诺贝尔化学奖颁发给了他,以表彰他在热化学方面的工作。