¿Quieres calcular el potencial de un electrodo en equilibrio? ¡Tenemos la herramienta perfecta para ti! Nuestra calculadora de la ecuación de Nernst te ayudará a obtener los resultados precisos que necesitas. Descubre cómo funciona y cómo puede simplificar tus cálculos en la química electroquímica. ¡No pierdas más tiempo y prueba nuestra calculadora ahora mismo!
Calculadora de Ecuación de Nernst
La ecuación de Nernst es una fórmula fundamental de la electroquímica que te permite calcular el potencial de reducción de una reacción de semicelda o celda completa.
Ecuación de Nernst:
E = E₀ – RT/zF × ln([red]/[ox])
Ingresa los valores para calcular el potencial de reducción:
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Calculadora de Ecuación de Nernst
Esta calculadora de ecuación de Nernst presenta la fórmula fundamental de electroquímica: la ecuación de Nernst, también conocida como la ecuación de potencial celular. Es una fórmula que te permite calcular el potencial de reducción de una reacción en una mitad de celda o en una celda completa. Si no sabes qué es el potencial de reducción, no te preocupes; vamos a explicar todos los términos, describir detalladamente cómo calcular el potencial celular y finalizar con un ejemplo de ecuación de Nernst que mejor presenta su aplicación.
¿Qué es el potencial de reducción y por qué se le llama potencial de oxidación/reducción?
El potencial de reducción de una reacción en una mitad de celda o en una celda completa también se llama potencial redox o potencial de oxidación/reducción. Mide la tendencia de las moléculas (o átomos, iones, etc.) a adquirir electrones y, por lo tanto, a ser reducidas. Este valor se mide en voltios (V), las mismas unidades que se utilizan en nuestro calculadora de la ley de Ohm.
La oxidación ocurre cuando se eliminan electrones, por ejemplo, cuando un radical libre roba un electrón de una célula. La reducción, por otro lado, significa recibir o ganar electrones, por ejemplo, cuando un antioxidante dona un electrón a un radical libre.
¿Qué significa en términos de potencial de reducción? Una solución con un potencial más alto tendrá tendencia a ganar electrones (ser reducida), y una solución con un potencial más bajo tenderá a perder electrones (ser oxidada). Ten en cuenta que un alto potencial de reducción no significa que la reacción ocurrirá; la reacción aún requiere cierta energía de activación para llevarse a cabo.
Es difícil medir el potencial absoluto de una solución. Es por eso que los potenciales de reducción generalmente se definen en relación a un electrodo de referencia.
El potencial de reducción estándar es el potencial redox medido en condiciones estándar: 25 °C, actividad igual a 1 por ion y presión de 1 bar por gas que participa en la reacción. El potencial de reducción estándar se define en relación a un electrodo estándar de hidrógeno (EH), al cual se le asigna arbitrariamente un potencial de 0 voltios.
La ecuación de Nernst y cómo se calcula el potencial de reducción
La ecuación de Nernst (ecuación de potencial celular) relaciona el potencial de reducción con el potencial de electrodo estándar, la temperatura y las actividades de las moléculas. Las actividades pueden ser substituidas por concentraciones para obtener un resultado aproximado. Para una reacción en una mitad de celda o en una celda completa, la ecuación de Nernst es:
E = E₀ – RT/zF × ln([red]/[ox])
donde:
- E — Potencial de reducción, expresado en voltios (V);
- E₀ — Potencial de reducción estándar, también expresado en voltios (V);
- R — Constante de gas, igual a 8.314 J/(K·mol);
- T — Temperatura a la cual ocurriría la reacción, medida en Kelvin (K);
- z — Número de moles de electrones transferidos en la reacción (mol);
- F — Constante de Faraday, igual al número de culombios por mol de electrones (96,485.3 C/mol);
- [red] — Actividad química de la molécula (átomo, ion …) en la forma reducida. Puede ser substituida por concentración; y
- [ox] — Actividad química de la molécula (átomo, ion …) en la forma oxidada. También puede ser substituida por concentración.
Vamos a utilizar la calculadora de ecuación de Nernst para encontrar el potencial de reducción de una celda basándonos en las siguientes reacciones:
Mg → Mg2+ + 2e-, donde E₀ = +2.38 V
Pb2+ + 2e- → Pb, donde E₀ = -0.13 V
Primero, necesitamos escribir la reacción total y calcular el potencial redox estándar total:
Pb2+(aq) + Mg(s) → Mg2+(aq) + Pb(s)
E₀(celda) = 2.38 V + -0.13 V = 2.25 V
El siguiente paso es determinar la temperatura y el número de moles de electrones transferidos. Podemos asumir que la temperatura es de 25 ºC. Se transfirieron 2 moles de electrones en esta reacción.
Ahora, necesitamos decidir qué moléculas se oxidan y cuáles se reducen. Las moléculas que ganan electrones — es decir, las moléculas de plomo (Pb) — se reducen. Las moléculas de magnesio (Mg) se oxidan.
El último paso antes de realizar los cálculos es determinar la proporción de actividad o concentración. Si sabemos que la concentración de las moléculas de Pb es 0,200 M y la de magnesio es de 0,020 M, la proporción de concentración es [red]/[ox] = [Mg2+]/[Pb2+] = 0,020/0,200 = 0,1.
Ahora podemos combinar todos estos resultados e introducirlos en la calculadora de la ecuación de Nernst. El valor final del potencial de reducción es igual a 2,28 V.
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¡Esta calculadora de la ecuación de Nernst es super útil! ¡Gracias por compartir!