Equazione di Nernst

Il potenziale d'elettrodo e l'equazione di Nernst

L'equazione di Nernst permette di calcolare il potenziale di riduzione di una coppia redox in condizioni di concentrazione e di temperatura diverse da quelle standard.

Per una qualsiasi reazione redox:

Formula dell'equazione di Nernst

Applicando l'equazione di Nernst, il potenziale in condizioni di concentrazione non standard E, si può calcolare nel seguente modo:

in cui:

E° = potenziale standard di riduzione
R = costante dei gas che vale 8,314 J · mol^-1 · K^-1
T = temperatura assoluta
n = numero di elettroni scambiati
F = costante di Faraday che vale 96485 Coulomb
[Red] = concentrazione della specie ridotta
[Ox] = concentrazione della specie ossidata
n e m sono gli eventuali coefficienti stechiometrici della specie ridotta e della specie ossidata

Trasformando il logaritmo naturale in logaritmo decimale (ln = 2,302 log) e sostituendo nell'equazione precedente i valori di R, T, F che sono valori costanti (per T si considera la temperatura di 298 K), l'equazione di Nernst diventa:

sviluppo della equazione di Nernst

da cui:

È facile dimostrare che se [Red] = [Ox] = 1 M, si ha che E = E°.

Esercizio

Calcolare il potenziale di riduzione alla temperatura standard di un semielemento costituito da una bacchetta di rame immersa in una soluzione 0,001 M di ioni Cu²⁺.

La reazione di riduzione è la seguente:

Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu

per la quale vale:

E° = 0,345 V

Applicando l'equazione di Nernst è possibile determinare il potenziale di riduzione:

E = E° - (0,059/2) · log (1 / [Cu²⁺])

da cui:

E = 0,345 - (0,059/2) · log (1 / [0,001]) = 0,256 V

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