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Equazione di Nernst e variazione di Epila in funzione delle concentrazioni


Quando si combinano i potenziali elettrodici standard si ottiene una E°pila standard. Le misure sperimentali dei potenziali di cella spesso avvengono in condizioni non standard, e queste misure hanno grande importanza, soprattutto nell’esecuzione di analisi chimiche.
In base al principio di Le Châtelier (secondo il quale ogni sistema tende a reagire ad una modifica impostagli dall'esterno minimizzandone gli effetti) un aumento della concentrazione di un reagente con una contemporanea diminuzione di un prodotto dovrebbe favorire la reazione diretta. Di conseguenza Epila aumenta.
Per esprimere la relazione tra Epila e le concentrazioni di reagenti e prodotti si può partire dalla seguente equazione:
ΔG=ΔG°+RTln(Q)
Al posto di ΔG e ΔG°si sotituisce rispettivamente -zFE_pila e -zF〖E°〗_pila, ottenendo:
-zFE_pila=-zF〖E°〗_pila+RTln(Q)
Dividendo entrambi i termini per -zFsi ottiene:
Equazione di Nernst→E_pila=〖E°〗_pila-RT/zF ln(Q)
Equazione di Nernst→E_pila=〖E°〗_pila-RT/zF ln ([ox])/()
Se si specifica una temperatura di 298.15 K, e si sostituisce il termine RT/F con 0,0592 V si ottiene quella che è la forma finale dell’equazione di Nernst:
Forma finale equazione di Nernst→E_pila=〖E°〗_pila-0,0592/z ln(Q)
L’equazione di Nernst permette di calcolare il potenziale di elettrodo qualunque siano le condizioni di concentrazione e temperatura.
Considerando l’esempio iniziale per la pila Daniell Zn|Zn2+ || Cu2+|Cu e ponendo
〖E°〗_pila=E°_(〖Cu〗^(2+) |Cu)+E°_(〖Zn〗^(2+) |Zn)si ha che:
E_pila=〖E°〗_pila-RT/zF ln⁡〖Zn〗^(2+)/〖Cu〗^(2+)
E_pila=(E°_(〖Cu〗^(2+) |Cu)+RT/zF ln⁡[〖Cu〗^(2+)]⁡)+(E°_(〖Zn〗^(2+) |Zn)+RT/zF ln⁡1/[〖Zn〗^(2+) ] )=E°_(〖Cu〗^(2+) |Cu)+E°_(〖Zn〗^(2+) |Zn)
Quindi la fem si può esprimere come la somma di due contributi caratteristici dei due elettrodi costituenti la cella:
Contributi di ossidazione anodica (potenziale anodico) (E°_(〖Zn〗^(2+) |Zn)+RT/zF ln⁡1/[〖Zn〗^(2+) ] );
Contributi di riduzione catodica (potenziale catodico) (E°_(〖Cu〗^(2+) |Cu)+RT/zF ln⁡[〖Cu〗^(2+)]⁡).
Ovvero E_pila=E ox+E red

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