Nernst ekvationen används i elektrokemi och är uppkallad efter fysisk kemist Walther Nernst. Den generella formen av Nernst-ekvationen bestämmer den punkt vid vilken en elektrokemisk halvcell når jämvikt. En mer specifik form bestämmer den totala spänningen för en fullständig elektrokemisk cell och en ytterligare form har tillämpningar inom en levande cell. Nernst-ekvationen använder den vanliga halvcellsreduceringspotentialen, aktiviteten hos kemikalien i cellen och antalet elektroner som överförs i cellen. Det kräver också värden för universalgaskonstanten, den absoluta temperaturen och Faraday-konstanten.
Definiera komponenterna i den allmänna Nernst-ekvationen. E är halvercellsreduceringspotentialen, Eo är den vanliga halvcellsreduceringspotentialen, z är antalet överförda elektroner, aRed är den reducerade kemiska aktiviteten för kemikalien i cellen och aOx är den oxiderade kemiska aktiviteten. Vidare har vi R som den universella gaskonstanten av 8.314 Joules /Kelvin mol, T som temperaturen i Kelvin och F som Faraday-konstanten av 96.485 coulombs /mol.
Beräkna den allmänna formen av Nernst-ekvationen. Formen E = Eo - (RT /zF) Ln (aRed /aOx) ger halva cellreduktionspotentialen.
Förenkla Nernst-ekvationen för standard laboratorieförhållanden. För E = Eo - (RT /zF) Ln (aRed /aOx) kan vi behandla RT /F som en konstant där F = 298 grader Kelvin (25 grader Celsius). RT /F = (8,314 x 298) /96,485 = 0,0256 Volt (V). Således, E = Eo - (0,0256 V /z) Ln (aRed /aOx) vid 25 grader C.
Konvertera Nernst ekvationen för att använda en bas 10 logaritm istället för den naturliga logaritmen för större bekvämlighet. Från lagen av logaritmer har vi E = Eo - (0,025693 V /z) Ln (aRed /aOx) = Eo - (0,025693 V /z) (Ln10) log10 (aRed /aOx) = Eo - (0,05916 V /z) log10 (aRed /aOx).
Använd Nernst ekvationen E = RT /zF ln (Co /Ci) i fysiologiska tillämpningar där Co är koncentrationen av en jon utanför en cell och Ci är koncentrationen av jonen inuti cellen. Denna ekvation ger spänningen av en jon med laddning z över ett cellmembran.
