Nernst-Gleichung-Rechner

Nernst-Gleichung-Rechner | Kostenloses Online-Tool | Elysia Tools

Leitfaden zur Tool-Nutzung

Erfahren Sie, wann dieses Tool passt, was es unterstützt und wie Nutzer es anwenden.

Wichtige Fakten

Kategorie: Science & Education
Eingabetypen: number, select
Ausgabetyp: text
Sample-Abdeckung: 4
API bereit: Ja

Überblick

Der Nernst-Gleichung-Rechner ermittelt das reale Elektroden- und Zellpotenzial elektrochemischer Reaktionen in Abhängigkeit von Standardpotenzial, Elektronenanzahl, Reaktionsquotient und Temperatur. Neben dem resultierenden Potenzial berechnet das Tool den thermischen Faktor RT/F, den Korrekturterm, die Potenzialänderung pro Dekade von Q sowie die freie Gibbs-Reaktionsenthalpie ΔG.

Wann verwenden

Wenn elektrochemische Zellspannungen oder Elektrodenpotenziale unter Nicht-Standardbedingungen (abweichende Konzentrationen oder Partialdrücke) bestimmt werden müssen.
Wenn die Auswirkung von Temperaturänderungen auf galvanische Zellen oder Konzentrationsketten quantifiziert werden soll.
Wenn bei potentiometrischen Messungen und pH-Elektrodenkalibrierungen die theoretische Steigung pro Dekade und die freie Enthalpie ΔG ermittelt werden sollen.

So funktioniert es

1Geben Sie das Standardpotenzial E⁰ in Volt, die Anzahl der übertragenen Elektronen n sowie den Reaktionsquotienten Q ein.
2Tragen Sie die Temperatur ein und wählen Sie die passende Einheit (Kelvin oder Grad Celsius).
3Das Tool berechnet das Elektrodenpotenzial E nach der Formel E = E⁰ − (RT/nF)·lnQ zusammen mit dem thermischen Faktor RT/F, der Steigung pro Q-Dekade und der Gibbs-Energie ΔG = −nFE.

Anwendungsfälle

Berechnung des Spannungsabfalls einer Daniell-Zelle oder anderer galvanischer Elemente bei fortschreitender Entladung.
Analyse der Steigung und Temperaturkompensation von pH-Glaselektroden und ionenselektiven Sensoren.
Bestimmung des Gleichgewichtspotenzials und der thermodynamischen Triebkraft in der universitären und schulischen Elektrochemie.

Beispiele

1. Potenzialabfall einer entladenen Daniell-Zelle

Chemiestudent

Hintergrund

In einem Laborversuch soll das reale Potenzial einer Zn/Cu-Zelle bestimmt werden, wenn die Cu²⁺-Ionenkonzentration auf 0,01 M abgesunken und die Zn²⁺-Konzentration 1 M beträgt.

Aufgabe

Berechnung der verbleibenden Zellspannung bei Q = 100 und Standardbedingungen von 25 °C.

Verwendung

Tragen Sie E⁰ = 1,10 V, n = 2, Q = 100 und 298,15 K als Temperatur ein.

E⁰ = 1.10 V, n = 2, Q = 100, T = 298.15 K

Ergebnis

Das Potenzial fällt von 1,10 V auf 1,041 V ab, bei einer Gibbs-Energie ΔG von −200,85 kJ/mol.

2. Steigung einer pH-Elektrode bei Raumtemperatur

Laborant

Hintergrund

Für die Kalibrierung eines potentiometrischen pH-Messaufbaus wird die theoretische Nernst-Steigung für ein Einelektronensystem bei 25 °C benötigt.

Aufgabe

Ermittlung des Spannungsunterschieds bei einer Konzentrationsänderung um den Faktor 10.

Verwendung

Wählen Sie E⁰ = 0 V, n = 1, Q = 10 und geben Sie die Temperatur als 25 mit der Einheit °C an.

FAQ

Was sagt die Nernst-Gleichung aus?

Sie beschreibt den Zusammenhang zwischen dem Redoxpotenzial einer Elektrode oder Zelle und den Konzentrationen bzw. Aktivitäten der beteiligten Reaktionspartner sowie der Temperatur.

Wie wird der Reaktionsquotient Q gebildet?

Q ist das Verhältnis der Aktivitäten (oder Konzentrationen) der Produkte zu den Edukten, jeweils potenziert mit ihren stöchiometrischen Koeffizienten.

Welche Steigung pro Dekade gilt bei 25 °C?

Bei 25 °C (298,15 K) beträgt der Nernst-Faktor 2,303·RT/F rund 59,16 mV. Für eine Einelektronen-Reaktion (n = 1) ändert sich das Potenzial somit um 59,16 mV pro Zehnerpotenz von Q.

Kann die Temperatur direkt in Grad Celsius eingegeben werden?

Ja, das Tool erlaubt die Auswahl zwischen Grad Celsius (°C) und Kelvin (K) und rechnet interne Werte automatisch in absolute Temperatur um.

Was bedeutet das Vorzeichen der freien Enthalpie ΔG?

Ein negatives ΔG (entsprechend einem positiven Zellpotenzial E) zeigt an, dass die Zellreaktion unter den gegebenen Bedingungen thermodynamisch freiwillig abläuft.

E⁰ = 0 V, n = 1, Q = 10, T = 25 °C

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