Elektrokemisk jämvikt

Elektrokemiberäkningar med hjälp av Nernst-ekvationen

Nernst -ekvationen används för att beräkna spänningen i en elektrokemisk cell eller för att hitta koncentrationen av en av komponenterna i cellen.

Nernsts ekvation

Nernst-ekvationen relaterar jämviktscellpotentialen (även kallad Nernst-potentialen) till dess koncentrationsgradient över ett membran. En elektrisk potential bildas om det finns en koncentrationsgradient för jonen över membranet och om det finns selektiva jonkanaler så att jonen kan passera membranet. Relationen påverkas av temperatur och om membranet är mer permeabelt för en jon än andra.

Ekvationen kan skrivas:

E -cell = Eo -cell - (RT/nF) lnQ

E -cell = cellpotential under icke-standardiserade förhållanden (V)
E 0 -cell = cellpotential under standardförhållanden
R = gaskonstant, vilket är 8,31 (volt-coulomb)/(mol-K)
T = temperatur (K)
n = antal mol av elektroner utbytta i den elektrokemiska reaktionen (mol)
F = Faradays konstant, coulombs/mol
Q = reaktionskvot, vilket är jämviktsuttrycket med initiala koncentrationer snarare än jämviktskoncentrationer

Ibland är det bra att uttrycka Nernst-ekvationen annorlunda:

E -c

Kemisk jämvikt

Kemisk jämvikt (equilibrium) är då en kemisk reaktion äger rum med samma reaktionshastighet som dess motsatta reaktion. Detta innebär att reaktionshastigheten för den framåtskridande och den bakåtskridande reaktionen är lika, och koncentrationen av reaktanter och produkter är konstant. När detta skett så sker ingen förändring i proportionerna, det vill säga koncentrationerna hos de olika föreningarna, och det verkar som om reaktionen upphör att fortskrida. Dock fortsätter de framåt- och bakåtskridande reaktionerna att äga rum med samma hastighet. Utan tillsatt energi fortsätter alltid en kemisk reaktion till dess att en jämvikt uppnåtts. Kemisk jämvikt är ett exempel på dynamisk jämvikt.

Ett vanligt exempel på en kemisk jämvikt är Haber-Bosch-metoden, där väte och kväve bildar ammoniak. Jämvikten nås då hastigheten av bildandet av ammoniak är lika stor som dess dekomposition.

Jämviktspilar

[redigera | redigera wikitext]

Anta att a mol av ämnet A reagerar med b mol av ämnet B och bildar c mol av ämnet C samt d mol av ämnet D. För att visa att en reaktionsformel för denna reaktion är i jämvikt används en dubbel reaktionspil istället för

  • elektrokemisk jämvikt

    • Jämviktspotential

    Över ett cellmembran är jämviktspotentialen av en jonslag den spänningsskillnad vilket råder då det ej sker någon nettotransport ovan membranet från detta jonslag.

    Varje jonslag har enstaka specifik jämviktspotential som beror av jonens koncentrationskillnad mellan utsida samt insida. en jonslags jämviktspotential definieras liksom den potential som råder när tillströmning är lika stort liksom utflödet från det aktuella jonslaget.

    Ett jonslags jämviktspotential kan beräknas med hjälp av Nernsts ekvation samt utifrån denna ekvation kunna man titta att den enda faktor som är kapabel påverka jämviktspotentialen under fysiologiska omständigheter existerar koncentrationsskillnaden ovan membranet.

    Se även

    [redigera | redigera wikitext]