Calculadora de la ecuación de Nernst
Introduce el potencial estándar, el número de electrones y las concentraciones de la forma oxidada y reducida para obtener el potencial de una semicelda. Para una pila completa, introduce E°pila y el cociente de reacción Q. La temperatura se puede cambiar, y el resultado muestra también el desplazamiento respecto de E°, la pendiente por cada factor diez y, para una pila, ΔG y K.
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Cómo se usa
- Elige semicelda o pila completa.
- Introduce el potencial estándar E° en voltios y el número de electrones n.
- Para una semicelda, introduce las concentraciones de la forma oxidada y reducida (1 para un metal sólido). Para una pila, introduce Q (productos entre reactivos, cada uno elevado a su coeficiente).
- Ajusta la temperatura. Lee E, el desplazamiento respecto de E° y, para una pila, ΔG y K.
Fórmula
E = E° − (RT ÷ nF) × ln Q
- R = 8,314462618 J/(mol·K), F = 96.485,33212 C/mol, T en kelvin
- Semicelda (escrita como reducción): Q = [Red] ÷ [Ox]
- Pendiente: 2,303 × RT ÷ nF = 59,16 mV ÷ n a 25 °C
- ΔG = −nFE, K = e^(nFE° ÷ RT)
Ejemplo resuelto
Un electrodo de cobre en Cu²⁺ 0,01 M a 25 °C: E° = 0,34 V, n = 2, Q = 1 ÷ 0,01 = 100.
RT ÷ nF = 8,314462618 × 298,15 ÷ (2 × 96.485,33212) = 0,012846 V; × ln 100 = 0,059159 V.
E = 0,34 − 0,059159 = 0,2808 V, 59,16 mV por debajo de E°: dos décadas de concentración a 29,58 mV cada una.
Pila Daniell con [Zn²⁺] ÷ [Cu²⁺] = 10: E = 1,10 − 0,012846 × ln 10 = 1,0704 V, ΔG = −2 × 96.485,33212 × 1,0704 = −206,56 kJ/mol.
Consejos
- Signo de E°. Usa los potenciales de reducción de la tabla. Para una pila, E°pila = E°(cátodo) − E°(ánodo).
- Q sigue la ecuación ajustada. En Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu, Q = [Zn²⁺] ÷ [Cu²⁺]; los sólidos no se incluyen.
- Regla del factor diez. Cada vez que Q se multiplica por diez, E baja 59,16 ÷ n mV a 25 °C: una comprobación rápida del resultado.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la ecuación de Nernst?
E = E° − (R × T ÷ (n × F)) × ln Q, donde E° es el potencial estándar, n el número de electrones, F = 96.485,33212 C/mol, R = 8,314462618 J/(mol·K) y Q el cociente de reacción. Para una reducción Ox + n e⁻ → Red, Q = [Red] ÷ [Ox].
¿De dónde sale el 0,0592 V?
A 25 °C, R × T ÷ F × ln 10 = 0,05916 V, así que E = E° − (0,05916 ÷ n) × log Q. La calculadora no usa la constante redondeada: recalcula la pendiente para tu temperatura (61,54 mV a 37 °C para n = 1).
¿Qué concentración uso para un metal sólido?
Un sólido o líquido puro tiene actividad 1, así que deja [Red] en 1 para un electrodo metálico como Cu²⁺/Cu. Los gases se introducen como su presión parcial en bar.
¿Qué relación hay entre el potencial de la pila, ΔG y K?
ΔG = −n × F × E, así que un voltaje positivo significa una reacción espontánea. En el equilibrio E = 0 y Q = K, de donde K = e^(n × F × E° ÷ (R × T)). Para la pila Daniell, E° = 1,10 V y n = 2 dan K ≈ 1,54 × 10³⁷.
¿Usa concentraciones o actividades?
Concentraciones, como la mayoría de los problemas de libro. En disoluciones concentradas las actividades son menores que las concentraciones, y los potenciales medidos pueden diferir unos milivoltios.