Hogyan kell felírni a helyes Nernst-egyenletet?

A "-"-os képlet a helyes, tehát:

E=E0-RT/(zF)*ln([ox]/[red])

Nézd meg, hogy a könyvedben az ln([ox]/[red]) helyett nem ln([red]/[ox]) van-e, ugyanis:

ln(x/y)=-ln(y/x)

Lehet kissé idejétmúlt, de elnézésed kell kérjem a félrevezető magyarázat miatt.

A "+" forma a helyes, ha félcellára írjuk fel.

Kifejtés:

Galvánelem esetén redoxreakció játszódik le. Daniell-cellát példának véve:

Cu(2+) + Zn -> Zn(2+) + Cu

Félcellareakciók (mindig redukcióra kell felírni!):

Cu(2+) + 2e- -> Cu, E0=+0,34 V (katód)

Zn(2+) + 2e- -> Zn, E0=-0,76 V (andó)

Katód félcella:

Ek=Ek0+RT/(zF)*ln([Cu(2+)]/[Cu])

Mivel megegyezés alapján fémelektródok esetében [M]=1, így redukálódik az egyenlet:

Ek=Ek0+RT/(zF)*ln([Cu(2+)])

Anód félcella:

Ea=Ea0+RT/(zF)*ln([Zn(2+)]/[Zn])

Ea=Ea0+RT/(zF)*ln([Zn(2+)])

Elektromotoros erő (csak pozitív lehet, így a pozitívabb félcellából kell kivonni a negatívabbat):

EMF=Ek-Ea

Visszahelyettesítve a félcellákra vonatkozó egyenleteket:

EMF=Ek0+RT/(zF)*ln([Cu(2+)])-[Ea0+RT/(zF)*ln([Zn(2+)])]

EMF=Ek0+RT/(zF)*ln([Cu(2+)])-Ea0-RT/(zF)*ln([Zn(2+)])

EMF=(Ek0-Ea0)+RT/(zF)*[ln([Cu(2+)])-ln([Zn(2+)])]

EMF=(Ek0-Ea0)+RT/(zF)*ln([Cu(2+)]/[Zn(2+)])

Az ln(x/y)=-ln(y/x) azonosságot felhasználva:

EMF=(Ek0-Ea0)-RT/(zF)*ln([Zn(2+)]/[Cu(2+)]), ahol:

EMF - elektromotoros erő (V)

Ek0 - a katód standard redukciós potenciálja (V)

Ea0 - az anód standard redukciós potenciálja (V)

R - univerzális gázállandó (8,314 J/(mol*K))

T - hőmérséklet (K)

z - az átvitt töltések anyagmennyisége (mol)

[Zn(2+)] - az oxidálódott cinkionok koncentrációja (mol/dm^3)

[Cu(2+)] - a redukálandó rézionok koncentrációja (mol/dm^3)

Így adja magát a következő formula is (E(cell)0=Ek0-Ea0):

EMF=E(cell)0-RT/(zF)*ln([ox]/[red]), mivel

[ox]=[Zn(2+)]

[red]=[Cu(2+)]

Összefoglalva: a FLÉCELLÁKRA felírt "+" formulából levezetődik a TELJES GALVÁNCELLÁRA felírható "-"-os formula.