Электродтық потенциал.Нернст теңдеуі.

Электрондық потенциал металл мен электролит ерітіндісі арасында пайда болатындық тан, потенциалдың шамасы металдың қ асиетіне, оның ерітіндідегі иондарының концентрациясына (активтігіне), еріткіштің табиғ атына жә не температурағ а тә уелді болады.

Электрондық потенциалдың мағ ынасын термодинамикалық тұ рғ ыдан анық тауғ а болады.Ол ү шін Меⁿ⁺ / Ме электродында ө тетін реакцияны қ арастырайық (Ме-металл)

Меⁿ⁺+ne Me

Бұ л реакцияның Р= const жә не T=const жағ дайда Гиббс энергиясының азаюы реакцияның максимал жұ мысына (A max) тең.Максимал жұ мыстың металдың 1 моліне тиісті шамасы электр тогының жұ мысын (nFε) береді:

A max=_ G= nFε (1)

Мұ нда n-металл ионының заряды (электрон саны)

F-Фарадей саны ε -электрод потенциалы

Металл ионының 1 молінің ерітіндіден металғ а кө шу процесінің Гиббс энергиясы осы ионның ерітіндідегі жә не металдағ ы химиялық потенциалдарының айырмасына тең:

G= М^II+-M^I+, (2)

М^{I –}ионның ерітіндідегі, M^II –ионның металдағ ы химиялық потенциалдары.

Қ ысым мен температураның тұ рақ ты жағ дайында,

Металда М^II+M^o += const (3)

Ерітіндіде M^I+=M^oI+RTlna+, (4)

Мұ нда М^о + жә не M^OI + -ионның металдағ ы жә не ерітіндідегі стандартты химиялық потенциалдары, олар тұ рақ ты температурада тұ рақ ты шамалар, а₊ -ионның активтігі

Сонда G=M⁰₊ - M^0I₊ - RTlna+(5)

Жоғ арыдағ ы 1 жә не 2 тең деулер бойынша электродтың потенциалы

ε =-(M⁰₊ - M^0I)/nF+(RT/nF) lna+ (6)

Тең деудің оң жағ ындағ ы 1-шісі тұ рақ ты қ ысым мен тұ рақ ты температурада тұ рақ ты шама, оны ε ⁰ деп белгілесек

ε =ε ⁰+(RT/nF) lna+ (7)

Сұ йылтылғ ан ерітінділер ү шін активтіліктің орнына концентрацияны алуғ а болады, сонда молярлық концентрация ү шін

ε =ε ⁰+(RT/nF) lnm+ (8)

Мұ нда ε ⁰ - стандартты электродтық потенциал деп аталады.

Стандартты электродты потенциал деп ерітіндінің активтігі 1-ге тең (а=1) болғ ан кездегі электродтық потенциалын айтады. Демек, стандартты потенциал концентрацияғ а (активтікке) тә уелсіз, тек температурағ а тә уелді шама.

Алынғ ан (7) (8) тең деулер электродтық потенциалдың Нернст тең деуі деп аталады. Нернст тең деуі электродтық потенциалдың температурағ а жә не концентрацияғ а тә уелділігін бейнелейді.