¿Por qué el potencial de la celda cae a cero en el equilibrio?

En el equilibrio Q = K. Al sustituir en la ecuación de Nernst queda E = E° − (RT/nF) ln K. De la relación E° = (RT/nF) ln K los dos términos se cancelan y E = 0: no hay fuerza impulsora neta ni en un sentido ni en el otro.

¿Dónde se usa la ecuación de Nernst en la práctica?

Sobre ella se basan los medidores de pH, los electrodos selectivos de iones y los sensores potenciométricos. Con E°, n, T y el resto de concentraciones fijos, el potencial medido cambia de forma logarítmica con la concentración del ion de interés.

¿Sirve la ecuación tanto para una celda galvánica como para una electrolítica?

Sí. En la celda galvánica E > 0: la reacción es espontánea y puede realizar trabajo eléctrico. En la electrolítica un voltaje externo provoca una reacción no espontánea; la ecuación da el voltaje mínimo que hay que aplicar (E negativo para la reacción directa de la celda).

¿Por qué en la fórmula aparece ln y no el logaritmo decimal?

El desarrollo termodinámico lleva al logaritmo natural. En la práctica suele escribirse E = E° − (2,303 RT/nF) log Q, donde 2,303 = ln 10. Ambas formas son equivalentes; aquí se usa la de ln.

Ecuación de Nernst

E = E° − (RT/nF) ln Q: potencial de la celda fuera de las condiciones estándar; se cambian E°, el número de electrones n, la temperatura y el cociente de reacción Q.

Mueva los deslizadores: cómo E°, el número de electrones, la temperatura y Q cambian el potencial reversible de la celda o de la semirreacción.

+818 mV

Sobre el modelo

La ecuación de Nernst relaciona el potencial de una celda electroquímica fuera de las condiciones estándar con el potencial estándar: E = E° − (RT/nF) ln Q. Aquí E es el potencial de la celda, E° el potencial estándar, R la constante universal de los gases, T la temperatura absoluta, n el número de electrones de la semirreacción, F la constante de Faraday y Q el cociente de reacción. Al crecer Q (acumulación de productos respecto de los reactivos) el término logarítmico disminuye E; en el equilibrio Q = K y E = 0. Se cambian E°, n, T y Q. Las disoluciones se toman ideales: las actividades se sustituyen por concentraciones, no se cuentan potenciales de difusión, y R y F son constantes.

Para quién: Facultad, electroquímica y termodinámica química: celdas galvánicas, equilibrio, ecuación de Nernst.

Conceptos clave

ecuación de Nernst
potencial de la celda
potencial estándar
cociente de reacción
constante de Faraday
reacción de oxidación-reducción

Cómo funciona

El potencial de equilibrio de una semirreacción o de una celda se desplaza cuando las concentraciones (actividades) se alejan de los estados estándar: E = E° − (RT/nF) ln Q. Los deslizadores fijan E°, el número de electrones n, la temperatura T y el cociente de reacción Q. En pantalla, el E calculado en voltios y en milivoltios. Límite ideal: Q a partir de concentraciones, sin potenciales de difusión.

Fórmulas principales

E = E° − (RT / nF) ln Q

Preguntas frecuentes

¿Por qué el potencial de la celda cae a cero en el equilibrio?: En el equilibrio Q = K. Al sustituir en la ecuación de Nernst queda E = E° − (RT/nF) ln K. De la relación E° = (RT/nF) ln K los dos términos se cancelan y E = 0: no hay fuerza impulsora neta ni en un sentido ni en el otro.
¿Dónde se usa la ecuación de Nernst en la práctica?: Sobre ella se basan los medidores de pH, los electrodos selectivos de iones y los sensores potenciométricos. Con E°, n, T y el resto de concentraciones fijos, el potencial medido cambia de forma logarítmica con la concentración del ion de interés.
¿Sirve la ecuación tanto para una celda galvánica como para una electrolítica?: Sí. En la celda galvánica E > 0: la reacción es espontánea y puede realizar trabajo eléctrico. En la electrolítica un voltaje externo provoca una reacción no espontánea; la ecuación da el voltaje mínimo que hay que aplicar (E negativo para la reacción directa de la celda).
¿Por qué en la fórmula aparece ln y no el logaritmo decimal?: El desarrollo termodinámico lleva al logaritmo natural. En la práctica suele escribirse E = E° − (2,303 RT/nF) log Q, donde 2,303 = ln 10. Ambas formas son equivalentes; aquí se usa la de ln.

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