Die Nernst-Gleichung beschreibt die Beziehung der Konzentrationen der oxidierten und der reduzierten Form der vorhandenen Stoffe. Damit beschreibt die Nernst-Gleichung die Abhängigkeit des Elektrodenpotentials von der Konzentration.

Die Nernst-Gleichung lautet:

E (Elektrodenpotential)= Standardelektrodenpotential + [(molare Gaskonstante * absolute Temperatur in Kelvin) / (Äquivalentzahl * Faraday-Konstante)] * ln * [(Konzentration der Oxidation) / (Konzentration der Reduktion)]

Nun kann man in den meisten Fällen diese Gleichung etwas vereinfachen, indem man die Temperatur als Standardtemperatur annimmt. Diese beträgt 25 Grad Celsius, also 298 Kelvin. Desweiteren kann man die molare Gaskonstante und die Farady-Konstante jeweils einsetzen. Daraus ergibt sich folgende Gleichung:

molare Gaskonstante= 8,314 Joule/mol*K
Temperatur= 298 Kelvin

Elektrodenpotential = Standardelektrodenpotential + [(0,06 Volt) / Äquivalentzahl)] * log [(Konzentration der Oxidation) / (Konzentration der Reduktion)]

Erläuterung der Nernst-Gleichung

Die Nernst-Gleichung wurde nach dem deutschen Chemiker und Physiker Walther Nernst (1864-1941) benannt.

Die Nernst-Gleichung wurde nach dem deutschen Chemiker und Physiker Walther Nernst (1864-1941) benannt.

Das Standardelektrodenpotential einer Zelle wird immer an dem Normalpotential gemessen. Das Normalpotential beschreibt das Elektrodenpotential einer Normal-Wasserstoffzelle. Diese Zelle besitzt ein Elektrodenpotential von 0 Volt.
Die Nernst-Gleichung wird zur Bestimmung des Elektrodenpotentials in einer Galvanischen Zelle verwendet. In einer Galvanischen Zelle wird chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Eine Galvanische Zelle entsteht immer dann, wenn man zwei Metalle in eine Elektrolytlösung gibt. Dadurch entsteht Spannung an den jeweiligen Halbzellen, denn die Metalle geben Ionen in die Lösung ab. Um die Spannung der jeweiligen Halbzellen während der Elektrolyse zu errechnen, ist die Nernst-Gleichung besonders hilfreich. Mithilfe der Nernst-Gleichung lassen sich so aus den Standardelektrodenpotentiale der Halbzellen ihr Elektrodenpotential errechnen. Dazu kann man das Potential jeder einzelnen Halbzelle mithilfe ihrer Konzentration berechnen und hinterher die Differenz zwischen der Kathode und der Anode bilden oder man stellt die Nernst-Gleichung auf und setzt die gegebenen Werte dementsprechend ein.

Standardelektrodenpotentiale einzelner Stoffe:

  • Flour +2,87 Volt
  • Sauerstoff +1,78 Volt (H2O2 + 2 H3O+)
  • Silber +0,80 Volt
  • Kupfer +0,52 Volt
  • Zinn + 0,15 Volt
  • Wasserstoff 0 Volt
  • Eisen -0,41 Volt (Fe2+)
  • Mangan -1,18 Volt
  • Natrium -2,17 Volt
  • Lithium -3,04 Volt

Stoffe mit einem negativen Standardelektrodenpotential sind ein sehr starkes Reduktionsmittel. Sie wollen Elektronen abgeben. Um eine größtmögliche Spannung in einer Galvanischen Zelle zu erzeugen, schaltet man am Besten einen Stoff mit einem stark negativen Standardelektrodenpotential mit einem Stoff, welcher ein sehr positives Standardelektrodenpotential hat. Dadurch ergibt sich eine hohe Spannung, da die Stoffe mit einem positiven Standardelektrodenpotential bestrebt sind, Elektronen aufzunehmen.