เครื่องคำนวณสมการเนินสต์

สมการเนินสต์ที่ 25 °C

สมการเนินสต์รูปเต็มคือ E = E° − (RT / nF) · ln(Q) โดย R คือค่าคงที่ของแก๊ส T คืออุณหภูมิหน่วยเคลวิน n คือจำนวนอิเล็กตรอนที่ถ่ายโอน และ F คือค่าคงที่ฟาราเดย์ ที่อุณหภูมิห้องปฏิบัติการมาตรฐาน 25 °C (298.15 K) และเมื่อเปลี่ยนลอการิทึมธรรมชาติเป็นลอการิทึมฐาน 10 ตัวประกอบ 2.303 · RT / F จะยุบเหลือประมาณ 0.0592 V ทำให้ได้รูปที่ใช้สะดวกว่า:

E = E° − (0.0592 / n) · log10(Q)

• E°: ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของเซลล์ (V) หาได้จากตารางศักย์ไฟฟ้ารีดักชันมาตรฐานด้วย E°(แคโทด) − E°(แอโนด)
• n: จำนวนโมลของอิเล็กตรอนที่ถ่ายโอนในปฏิกิริยารีดอกซ์ที่ดุลแล้ว
• Q: ผลหารปฏิกิริยา [ผลิตภัณฑ์] / [สารตั้งต้น] (ไม่นับของแข็งและของเหลวบริสุทธิ์ ส่วนแก๊สใช้ความดันย่อยหน่วย atm)

ตัวอย่างการคำนวณ

พิจารณาเซลล์ดาเนียล Zn | Zn²⁺ ‖ Cu²⁺ | Cu ที่มี E° = 1.10 V และ n = 2 สมมติว่า [Zn²⁺] = 1.0 M และ [Cu²⁺] = 0.010 M ดังนั้น Q = [Zn²⁺] / [Cu²⁺] = 1.0 / 0.010 = 100

E = 1.10 − (0.0592 / 2) · log10(100) = 1.10 − 0.0296 · 2 ≈ 1.041 V

การเจือจางไอออนทองแดงทำให้ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ลดลง ตรงตามที่หลักของเลอชาเตอลิเยร์ทำนายไว้

Q ทำให้ศักย์ไฟฟ้าเปลี่ยนอย่างไร

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย

• ใช้ค่า n ผิด ต้องดุลปฏิกิริยารีดอกซ์ก่อนเสมอ ค่า n คืออิเล็กตรอนที่ตัดกันพอดีระหว่างสองครึ่งปฏิกิริยา ไม่ใช่ค่าที่มากกว่าของสองค่านั้น
• สร้าง Q ไม่ถูกต้อง ตัดของแข็งและของเหลวบริสุทธิ์ออก ใช้ความเข้มข้นโมลาร์สำหรับตัวถูกละลาย และใช้ความดันย่อย (atm) สำหรับแก๊ส
• เหมาว่าเป็น 25 °C เสมอ ค่าคงที่ 0.0592 ขึ้นกับอุณหภูมิ หากอุณหภูมิต่างออกไปต้องคำนวณ 2.303 · RT / F ใหม่
• สับสนเรื่องเครื่องหมาย ค่า E เป็นบวกหมายความว่าปฏิกิริยาตามที่เขียนไว้เกิดขึ้นเองได้ (ΔG < 0) ส่วนค่าลบหมายความว่าปฏิกิริยาย้อนกลับเป็นฝ่ายได้เปรียบ