Persamaan Nernst

Dalam elektrokimia, persamaan Nernst adalah suatu persamaan yang menghubungkan potensial reduksi dari suatu reaksi elektrokimia (reaksi setengah-sel atau sel penuh) dengan potensial elektrode standar, suhu, dan aktivitas (terkadang didekati dengan konsentrasi) dari spesi kimia yang mengalami reduksi dan oksidasi. Persamaan ini merupakan persamaan yang paling penting di bidang elektrokimia. Persamaan ini dinamai dari Walther Nernst, seorang kimiawan fisik asal Jerman yang merumuskan persamaan ini.

Ekspresi 
Persamaan Nernst diturunkan dari perubahan energi bebas Gibbs standar yang terkait dengan perubahan elektrokimia. Untuk semua reaksi reduksi elektrokimia memiliki bentuk
 Ox + z e− → Red
termodinamika standar menyatakan bahwa perubahan energi bebas yang sebenarnya,  berhubungan dengan perubahan energi bebas dalam keadaan standar  melalui persamaan
 
yang dalam persamaan di atas,  adalah hasil bagi reaksi. Potensial elektrokimiawi  yang terkait dengan reaksi elektrokimia didefinisikan sebagai berkurangnya energi bebas Gibbs per coulomb muatan yang dipindahkan, yang mengarah pada persamaan
 
Konstanta  (konstanta Faraday) adalah faktor konversi satuan , dengan  merupakan bilangan Avogadro dan  adalah muatan elektron dasar. Persamaan ini kemudian mengarah pada persamaan Nernst.

Persamaan Nernst untuk reaksi setengah-sel elektrokimia adalah
 
Untuk keseluruhan reaksi elektrokimia (sel penuh), persamaan ini dapat ditulis sebagai
     (potensial sel total)

yang dalam persamaan di atas,
  adalah potensial reduksi setengah-sel pada suhu yang diinginkan,
  adalah potensial reduksi setengah-sel standar,
  adalah potensial listrik (gaya gerak listrik) pada suhu yang diinginkan,
  adalah potensial sel standar,
  adalah konstanta gas universal: ,
  adalah suhu dalam kelvins,
  adalah aktivitas kimia untuk spesi terkait, dengan  adalah aktivitas bentuk tereduksi dan  adalah aktivitas bentuk teroksidasi. Serupa dengan konstanta kesetimbangan, aktvitas selalu diukur dalam keadaan standar (1 mol/L untuk zat terlarut, 1 atm untuk gas). Aktivitas spesi x, , dapat dikaitkan dengan konsentrasi fisiknya  melalui persamaan , dengan  adalah koefisien aktivitas spesi X. Karena koefisien aktivitas cenderung menyatu pada suhu rendah, aktivitas dalam persamaan Nernst terkadang digantikan dengan konsentrasi sederhana.
  adalah konstanta Faraday, jumlah coulomb per mol elektron: ,
  adalah jumlah elektron yang dipindahkan dari reaksi sel atau reaksi setengah-sel,
  adalah hasil bagi reaksi sel.

Pada suhu ruangan (25 °C),  dapat dianggap konstan dan digantikan dengan 25.693 mV untuk sel.

Persamaan Nernst terkadang dinyatakan dalam logaritma basis-10 (yaitu, logaritma umum) daripada logaritma natural, dalam hal ini sering dituliskan, untuk suatu sel pada suhu 25 °C:

 

Persamaan Nernst digunakan dalam fisiologi untuk menemukan potensial listrik dari suatu membran sel terhadap satu jenis ion.

Lihat pula 
 Sel konsentrasi
 Potensial reduksi
 Sel Galvani
 Jembatan garam
 Persamaan Goldman
 Potensial membran
 Persamaan Nernst–Planck
 Elektron terlarut

Referensi

Daftar pustaka

Pranala luar 
  Nernst/Goldman Simulator Persamaan 
  Kalkulator Persamaan Nernst
  Interactive Nernst/Goldman Java Applet
  DoITPoMS Teaching and Learning Package- "The Nernst Equation and Pourbaix Diagrams"

Walther Nernst
Elektrokimia