Kalkulator Persamaan Nernst

Kategori: Kimia
- 11 Julai 2025
| |

Persamaan Nernst mengaitkan potensi sel dengan potensi sel standard, suhu, dan pekali reaksi bagi reaksi elektrokimia.

Persamaan Nernst: E = E° - (RT/nF) × ln(Q)

Persamaan Nernst Standard

V

Pekali Reaksi (Q)

Q = [Produk] / [Reaktan]. Untuk reaksi aA + bB → cC + dD, Q = [C]^c × [D]^d / [A]^a × [B]^b

Produk (Penyebut)
Reaktan (Penyebut)
Gunakan log₁₀(Q) × 2.303 sebagai ganti ln(Q)

Mengenai Persamaan Nernst

Persamaan Nernst adalah persamaan asas dalam elektrokimia yang mengaitkan potensi sel (voltan) bagi reaksi elektrokimia dengan potensi sel standard, suhu, dan aktiviti/konsentrasi spesies kimia yang terlibat.

Bentuk Matematik:

Bentuk umum persamaan Nernst adalah:

E = E° - (RT/nF) × ln(Q)

Pada suhu standard (25°C atau 298.15 K), ini boleh dipermudahkan kepada:

E = E° - (0.0592 V / n) × log₁₀(Q)
Istilah Utama:
  • E: Potensi sel (voltan) di bawah keadaan yang ditetapkan (V)
  • E°: Potensi sel standard (voltan) (V)
  • R: Pemalar gas sejagat (8.314 J/(mol·K))
  • T: Suhu (K)
  • n: Bilangan elektron yang dipindahkan dalam reaksi redoks seimbang
  • F: Pemalar Faraday (96,485 C/mol)
  • Q: Pekali reaksi (nisbah konsentrasi produk kepada reaktan, masing-masing dipangkatkan kepada koefisien stoikiometrik mereka)
Aplikasi:
  • Meramalkan Potensi Sel: Menentukan voltan sel galvanik di bawah keadaan tidak standard
  • Sel Konsentrasi: Mengira perbezaan potensi antara dua separuh sel dengan konsentrasi yang berbeza
  • Pengukuran pH: Asas bagi elektrod dan sensor pH
  • Biokimia: Memahami proses redoks dalam sistem biologi
  • Ilmu Korrosi: Menganalisis dan meramalkan tingkah laku korosi
Nota Penting:
  • Untuk larutan cair, konsentrasi boleh digunakan sebagai anggaran untuk aktiviti
  • Logaritma semula jadi (ln) boleh ditukar kepada logaritma asas-10 (log₁₀) dengan mengalikan dengan 2.303
  • Apabila Q = 1 (keadaan standard), E = E°
  • Apabila Q > 1, E < E° (potensi sel menurun)
  • Apabila Q < 1, E > E° (potensi sel meningkat)
  • Pada keseimbangan, E = 0 dan Q = K (pemalar keseimbangan)

Apa itu Kalkulator Persamaan Nernst?

Kalkulator Persamaan Nernst adalah alat yang digunakan untuk menentukan potensi sel bagi reaksi elektrokimia dalam keadaan bukan standard. Ia membantu meramalkan bagaimana voltan sel elektrokimia berubah dengan variasi dalam suhu dan kepekatan reaktan serta produk.

Persamaan Nernst menyediakan cara untuk mengira potensi sebenar (E) bagi sel elektrokimia berdasarkan potensi sel standard (E°), suhu (T), bilangan elektron yang dipindahkan (n), dan pekali reaksi (Q).

E = E° - (RT/nF) × ln(Q)

Pada suhu bilik (25°C atau 298.15 K), persamaan ini sering disederhanakan sebagai:

E = E° - (0.0592 V / n) × log₁₀(Q)

Bagaimana Menggunakan Kalkulator Persamaan Nernst

Kalkulator ini menyediakan dua mod untuk mengira potensi sel:

  • Bentuk Standard: Membolehkan input langsung potensi standard (E°), suhu, bilangan pemindahan elektron, dan pekali reaksi (Q).
  • Mod Reaksi Seimbang: Membolehkan input separuh reaksi pengoksidaan dan pengurangan untuk menentukan potensi standard secara automatik.

Langkah untuk Mod Bentuk Standard

  1. Masukkan potensi sel standard (E°) dalam volt (V).
  2. Tentukan bilangan elektron yang dipindahkan (n) dalam reaksi.
  3. Input suhu dalam Kelvin (K), Celsius (°C), atau Fahrenheit (°F).
  4. Masukkan kepekatan produk dan reaktan untuk mengira pekali reaksi (Q).
  5. Klik "Kira Potensi Sel" untuk mendapatkan hasil.

Langkah untuk Mod Reaksi Seimbang

  1. Masukkan separuh reaksi pengoksidaan dan separuh reaksi pengurangan.
  2. Berikan potensi standard untuk kedua-dua separuh reaksi.
  3. Input suhu dalam Kelvin (K), Celsius (°C), atau Fahrenheit (°F).
  4. Masukkan kepekatan spesies untuk mengira pekali reaksi (Q).
  5. Klik "Kira Potensi Sel" untuk melihat hasilnya.

Kenapa Menggunakan Kalkulator Persamaan Nernst?

Kalkulator ini adalah alat berguna untuk pelajar, penyelidik, dan profesional yang bekerja dalam bidang elektrokimia. Ia menyediakan pengiraan yang cepat dan tepat untuk:

  • Meramalkan Tingkah Laku Sel Elektrokimia: Memahami bagaimana voltan berubah dalam keadaan yang berbeza.
  • Menganalisis Sel Kepekatan: Mengira perbezaan potensi akibat variasi kepekatan ion.
  • Menentukan Tahap pH: Digunakan dalam pengiraan meter pH dan kimia asid-basa.
  • Belajar Reaksi Redoks: Menilai pemindahan elektron dalam sistem kimia dan biologi.
  • Memahami Proses Korrupsi: Menilai kestabilan elektrokimia logam.

Soalan Lazim (FAQ)

Apa yang diberitahu oleh persamaan Nernst kepada kita?

Persamaan Nernst mengira voltan sebenar bagi sel elektrokimia dengan mempertimbangkan kesan kepekatan. Ia membantu menentukan sama ada reaksi adalah spontan atau dalam keadaan keseimbangan.

Kenapa suhu penting dalam persamaan Nernst?

Suhu mempengaruhi spontaniti reaksi dan voltan. Suhu yang lebih tinggi meningkatkan kesan perbezaan kepekatan terhadap potensi sel.

Apa yang berlaku apabila Q = 1?

Apabila pekali reaksi (Q) adalah 1, potensi sel sama dengan potensi sel standard (E = E°). Ini bermakna reaksi berada dalam keadaan standard.

Bagaimana perubahan kepekatan mempengaruhi potensi sel?

Meningkatkan kepekatan reaktan atau mengurangkan kepekatan produk meningkatkan potensi sel. Sebaliknya, meningkatkan kepekatan produk atau mengurangkan kepekatan reaktan menurunkan potensi.

Adakah persamaan Nernst boleh meramalkan keseimbangan?

Ya. Pada keseimbangan, potensi sel (E) adalah 0, dan Q sama dengan pemalar keseimbangan (K).

Bagaimana kalkulator mengendalikan penukaran suhu?

Kalkulator membenarkan input dalam Celsius atau Fahrenheit dan menukarnya kepada Kelvin secara automatik untuk pengiraan yang tepat.

Apa peranan bilangan elektron yang dipindahkan (n)?

Bilangan elektron yang dipindahkan mempengaruhi magnitud pembetulan voltan dalam persamaan Nernst. Nilai n yang lebih tinggi mengurangkan kesan Q terhadap potensi.

Pemikiran Akhir

Kalkulator Persamaan Nernst memudahkan pengiraan elektrokimia yang kompleks, menjadikannya mudah untuk menentukan potensi sel dalam pelbagai keadaan. Sama ada anda seorang pelajar yang belajar kimia atau penyelidik yang menganalisis reaksi redoks, alat ini menyediakan cara yang boleh dipercayai untuk mengira potensi elektrokimia dengan cekap.