Рівняння Нернста

Рівня́ння Не́рнста — рівняння, що описує залежність рівноважного потенціалу електрода від термодинамічної активності (концентрації) потенціал-визначальних компонентів розчину електроліту.

Німецький хімік Вальтер Нернст при вивченні поведінки електролітів в умовах пропускання електричного струму відкрив (1888) закон, який встановлює залежність між електрорушійною силою (різницею потенціалів) та іонною концентрацією. Рівняння Нернста дозволяє передбачити максимальний робочий потенціал, який може бути отриманий в результаті електрохімічної взаємодії, коли відомі тиск і температура. Таким чином, цей закон пов'язує термодинаміку з електрохімічною теорією в області задач, що стосуються значно розбавлених розчинів. Записується у вигляді рівняння:

${\displaystyle E=E^{0}+{\frac {RT}{nF}}\ln {\frac {a_{\rm {Ox}}}{a_{\rm {Red}}}}}$,

де ${\displaystyle \ E}$ — електродний потенціал, ${\displaystyle E^{0}}$ — стандартний електродний потенціал, що вимірюється у вольтах;

${\displaystyle \ R}$ — універсальна газова стала, що дорівнює^[1] 8,314 Дж/(моль·K);

${\displaystyle \ T}$ — абсолютна температура;

${\displaystyle \ F}$ — число Фарадея, що дорівнює^[2] 96485,3365 Кл·моль⁻¹;

${\displaystyle \ n}$ — кількість електронів, які беруть участь в електрохімічному процесі;

${\displaystyle \ {a_{\rm {Ox}}}}$ та ${\displaystyle \ {a_{\rm {Red}}}}$ — активності відповідно окиснювальної та відновлювальної форм редокс-системи.

Якщо у формулу Нернста підставити числові значення констант ${\displaystyle R}$ та ${\displaystyle F}$ і перейти від натуральних логарифмів до десяткових, то при ${\displaystyle T=298\,{\rm {K}}}$ отримаємо

${\displaystyle E=E^{0}+{\frac {0{,}059}{n}}\lg {\frac {a_{\rm {Ox}}}{a_{\rm {Red}}}}}$

Див. також

• Електродний потенціал
• Лямбда-зонд