Calculadora de la ecuación de Nernst

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Guía de uso de la herramienta

Conoce cuándo usar esta herramienta, qué admite y cómo la aplican los usuarios.

Datos clave

Categoría: Science & Education
Tipos de entrada: number, select
Tipo de salida: text
Cobertura de ejemplos: 4
API disponible: Sí

Resumen

La calculadora de la ecuación de Nernst permite determinar el potencial real de electrodo o de celda galvánica bajo condiciones no estándar según la relación E = E⁰ − (RT/nF)·lnQ. La herramienta procesa el potencial estándar, el número de electrones transferidos, el cociente de reacción y la temperatura en Kelvin o grados Celsius, calculando al instante variables electroquímicas clave como el factor térmico RT/F, la variación por década de Q y la energía libre de Gibbs (ΔG).

Cuándo usarlo

Al calcular el voltaje real de una celda galvánica o batería cuando las concentraciones iónicas difieren de 1 M.
Al calibrar electrodos ion-selectivos o sensores potenciométricos para medir la respuesta por década de concentración.
Al estudiar la dependencia térmica del potencial redox y la termodinámica de reacciones químicas (ΔG = −nFE).

Cómo funciona

1Introduce el potencial estándar E⁰ en voltios y el número entero de electrones transferidos n.
2Establece el cociente de reacción Q a partir de las actividades o concentraciones de productos y reactivos.
3Indica la temperatura de trabajo y selecciona la unidad de medida (K o °C).
4Obtén el potencial de celda E, el factor térmico RT/F, el término de corrección logarítmico, el salto por década de Q y la energía libre ΔG.

Casos de uso

Análisis de celdas electroquímicas de Daniell bajo condiciones de agotamiento de reactivos en laboratorios de química.
Diseño y verificación de celdas de concentración donde el potencial proviene exclusivamente del gradiente de Q (E⁰ = 0 V).
Cálculo de la fuerza electromotriz en pilas de combustible y acumuladores operando a temperaturas no estándar.

Ejemplos

1. Celda de Daniell con concentraciones no estándar

Estudiante de química física

Contexto

El estudiante necesita modelar la caída de potencial en una celda Daniell Zn-Cu a medida que el catolito de Cu²⁺ se diluye respecto al anolito de Zn²⁺.

Problema

Calcular el potencial real de celda y la energía libre cuando el cociente de reacción se eleva a Q = 100 a 25 °C.

Cómo usarlo

Ingresa E⁰ = 1.1 V, n = 2 electrones, Q = 100 y una temperatura de 298.15 K.

E⁰ = 1.1 V, n = 2, Q = 100, T = 298.15 K

Resultado

El potencial de celda obtenido es E = 1.0408 V con un ΔG de -200.85 kJ/mol tras descontar 59.16 mV del término de corrección.

2. Respuesta por década de un electrodo ion-selectivo

Técnico de laboratorio de control ambiental

Contexto

El técnico debe contrastar la respuesta de voltaje por cada cambio unitario de pH o década de concentración iónica a temperatura ambiente.

Problema

Verificar la pendiente teórica de un electrodo monovalente (n = 1) al cambiar la relación de concentraciones por un factor de 10.

Cómo usarlo

Preguntas frecuentes

¿Qué representa el cociente de reacción Q en la ecuación de Nernst?

Representa la relación entre las concentraciones de los productos elevadas a sus coeficientes estequiométricos y las de los reactivos en un instante dado.

¿Cuál es la pendiente teórica por década a 25 °C (298.15 K)?

Para una transferencia de un electrón (n = 1), el potencial varía exactamente 59.16 mV por cada cambio de 10 veces en el valor de Q.

¿Cómo se calcula la energía libre de Gibbs a partir del resultado?

Se obtiene mediante la relación termodinámica ΔG = −nFE, donde n es el número de electrones transferidos y F es la constante de Faraday.

¿Puedo introducir la temperatura en grados Celsius?

Sí, la herramienta admite la temperatura tanto en grados Celsius (°C) como en Kelvin (K) y realiza la conversión internamente.

¿Qué ocurre con el potencial cuando el sistema alcanza el equilibrio (Q = K)?

E⁰ = 0 V, n = 1, Q = 10, T = 25 °C

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Resumen

Cuándo usarlo

Cómo funciona

Casos de uso

Ejemplos

1. Celda de Daniell con concentraciones no estándar

2. Respuesta por década de un electrodo ion-selectivo

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