Vật lý hóa
Phương trình Nernst
Phương trình Nernst mở rộng thế điện cực ngoài điều kiện chuẩn bằng cách tính hoạt độ các chất; nó là cơ sở cho pin nồng độ và phép đo pH điện hóa.
Thế phụ thuộc thương số phản ứng Q. Với phản ứng tổng quát trao đổi n electron, tăng hoạt độ sản phẩm làm thế pin thay đổi theo logarit Q.
Mô hình và đại lượng
Quan hệ cần được đọc cùng giả thiết về trạng thái, điều kiện thực nghiệm và quy ước dấu. Khi thay số, giữ nhất quán đơn vị và kiểm tra thứ nguyên trước khi diễn giải kết quả.
Định nghĩa: Phương trình Nernst
E° là thế chuẩn, R hằng số khí, T nhiệt độ tuyệt đối, F hằng số Faraday, n số electron theo phương trình cân bằng, Q thương số hoạt độ. Ở 298 K, hệ số RT/F xấp xỉ 0,0257 V.
Các đại lượng trong hệ thức được xác định theo phản ứng hoặc hệ đang xét. Đặc biệt phân biệt đại lượng chuẩn với trạng thái thực và không suy ra cơ chế chỉ từ một biểu thức tổng quát.
Ví dụ: Ví dụ có lời giải
Ở 25 °C, một pin có E°=0,80 V, n=1 và Q=10. Tính E, lấy RT/F≈0,0257 V.
Lời giải
E=0,80−0,0257 ln(10)≈0,741 V. Vì Q>1, số hạng hiệu chỉnh làm thế giảm so với E°.
| Khái niệm | Diễn giải | Đơn vị / ghi chú |
|---|---|---|
| Hệ thức trọng tâm | Dùng trong điều kiện đã nêu | Kiểm tra đơn vị và quy ước dấu |
| Đại lượng đo | Liên hệ trạng thái hoặc quá trình | So sánh dữ kiện với mô hình |
| Phạm vi | Mô hình hóa điều kiện cụ thể | Kiểm tra giả thiết trước áp dụng |
Với ion H⁺ chọn lọc, điện thế phụ thuộc hoạt độ H⁺, cho phép pH-mét hiệu chuẩn chuyển hiệu điện thế thành pH. Độ dốc lý tưởng gần 59 mV mỗi đơn vị pH ở 25 °C.
Theo ví dụ trên, kết quả nào được suy ra từ dữ kiện đã cho?
Phát biểu nào phù hợp với nội dung bài?
Tài liệu tham khảo
- Peter Atkins, Julio de Paula (2014). Physical Chemistry