Dimostrazione equazione di Nerst: appunti di elettrochimica

Equilibrio di Nernst

Consideriamo un elettrodo metallico immerso in una soluzione di ioni, la reazione che può avvenire sulla lamina è la reazione reversibile:

con passaggio di ioni dalla soluzione al metallo o viceversa

Gli ioni M^z+ possiedono un'energia libera parziale G_S mentre il metallo M possiede un'energia G_M.

Immergendo un metallo in una soluzione acquosa viene a crearsi una differenza di energia libera ΔG tra il metallo e la soluzione, che permette delle reazioni controtransfer (col metallo solido casomai esso sia costitutivo dell'elettrodo).

• Se G_M > G_M^z+
  • M^z+ è più stabile avendo G più bassa → M tende ad ossidarsi; gli ioni passano in soluzione.

  ΔG = G_M - G_M^z+ > 0

• Se G_M < G_M^z+
  • M è più stabile avendo G più bassa → M tende a ridursi; gli ioni tendono ad abbandonare la soluzione.

  ΔG = G_M - G_M^z+ < 0

• Se G_M = G_M^z+
  • Non c'è differenza di potenziale tra il metallo e la soluzione, siano in una fase di equilibrio. M e M^z+ sono ugualmente stabili; non avvengono reazioni OX o RED.