Уравнение Нернста

Уравнение Нернста можно вывести из уравнения изотермы химической реакции.

аА + bB = cC + dD

при постоянных давлении и температуре уравнение Вант-Гоффа записывается следующим образом:

, где

a_i – активности исходных реагентов и продуктов реакции при заданных р и Т.

Используя равенство

= -nEF,

получаем:

При Т= 298 К это уравнение может быть преобразовано в уравнение:

При условии равновесия Е⁰ = 0, следовательно

, или

,

где К – константа равновесия реакции

Немецкий физико-химик В.Г. Нернст в качестве электрода сравнения предложил использовать водородный электрод Н⁺/Н_2(г). Водородный электрод представляет собой платиновую пластину, для увеличения активной поверхности покрытую платиновой чернью, погруженную в раствор кислоты (HCl или H₂SO₄). Через раствор кислоты под постоянным давлением непрерывно пропускается газообразный водород. На рисунке….. приведена схема гальванической цепи со стандартным водородным электродом для определения стандартного потенциала цинкового электрода.

Рис…. Схема гальванической цепи со стандартным водородным электродом

Платина является инертным металлом, поэтому не участвует реакциях, а является лишь переносчиком электрона для протекающей в растворе реакции между окисленной и восстановленной формами:

Н⁺ + е ↔ 1/2Н₂

Если величина Е измерена относительно стандартного водородного электрода, то ее обозначают как Eh, и уравнение Нерста принимает вид (Ponnamperuma, 1972):

Электроды, в которых материал электрода в реакциях не участвует, а является лишь переносчиком электрона, называют окислительно-восстановительными или редокс-электродами, а потенциал, который принимает индифферентный электрод, погруженный в окислительно-восстановительную систему окислительно-восстановительным или редокс-потенциалом (ОВП) (Горшков, Кузнецов, 1986).