1. Elektrodpotential:
- Standardelektrodpotential (E°): Detta är potentialskillnaden mellan standardväteelektroden (SHE) och de andra halvcellselektroderna under standardförhållanden (temperatur på 25°C, koncentration på 1M och tryck på 1 atm). Standardelektrodpotentialen är ett mått på tendensen hos en elektrod att genomgå oxidation eller reduktion.
- Nernsts ekvation: Nernst-ekvationen tar hänsyn till icke-standardiserade förhållanden, såsom förändringar i koncentration och temperatur, och modifierar standardelektrodpotentialen. Nernst-ekvationen ges av:
```
E =E° - (0,0592/n) log Q
```
där E är elektrodpotentialen under icke-standardiserade förhållanden, E° är standardelektrodpotentialen, Q är reaktionskvoten, n är antalet mol elektroner som överförs i den balanserade halvreaktionen och 0,0592 V är konstanten relaterad till temperatur och Faraday-konstanten.
2. Koncentration av reaktanter och produkter:
- Koncentrationen av reaktanter och produkter som är involverade i halvreaktionerna påverkar spänningen i en voltaisk cell. Enligt Nernst-ekvationen kommer högre koncentrationer av reaktanter och lägre koncentrationer av produkter att öka spänningen i cellen.
3. Temperatur:
- Temperaturen påverkar hastigheten för kemiska reaktioner och aktiviteten hos reaktanterna och produkterna. En ökning av temperaturen ökar vanligtvis cellens spänning eftersom entropiförändringen (ΔS) blir mer gynnsam vid högre temperaturer.
4. Ytarea för elektroder:
- Elektrodernas ytarea spelar en roll för hastigheten för elektrokemiska reaktioner. En större yta tillåter fler reaktioner att äga rum samtidigt, vilket resulterar i en högre cellspänning.
5. Jonstyrka och joniska arter i lösning:
- Närvaron av andra joner i elektrolytlösningen kan påverka aktivitetskoefficienterna för reaktanterna och produkterna, vilket påverkar spänningen. Tillsats av inerta elektrolyter (som KNO3) kan bibehålla en hög jonstyrka och minimera förändringar i aktivitetskoefficienter, vilket leder till mer stabila cellspänningsmätningar.
6. Referenselektrod:
- Referenselektroden (vanligtvis standardväteelektroden eller SHE) ger en stabil potential mot vilken potentialen för den andra elektroden (arbetselektroden) mäts. Referenselektroden hjälper till att upprätthålla en konstant potential och möjliggör noggranna mätningar.
7. Celldesign:
- Faktorer som avståndet mellan elektroderna, typen av elektrolyt som används (vattenhaltig eller icke-vattenhaltig), elektrodmaterial och celldesign kan också påverka spänningen i den voltaiska cellen.
Sammanfattningsvis bestäms spänningen hos en voltaisk cell av halvcellernas standardelektrodpotentialer, koncentrationerna av reaktanter och produkter, temperaturen, elektrodernas ytarea, närvaron av andra joner i lösning, valet referenselektrod och den övergripande celldesignen.
