Elektrokimya Hücre Emf'sinin Konsantrasyona Olan Bağımlılığı

Hücre emf'sinin konsantrasyona olan bağımlılığı
Nernst Denklemi
Bir pil potansiyelinin hesaplanması her zaman standart sıcaklık ve basınç altında mümkün olmazFakat 1900'lü yıllarda Alman kimyager Walther Hermann Nernst standart koşulların sağlanmadığı durumlarda da kullanılabilecek bir matematiksel formül önerdi
1800'lü yılların ortalarında Williard Gibbs her koşulda işe yarayan ,kendiliğinde olan prosesler için bir denklem önerdi

,

Burada;
Î"G = Gibbs serbest enerisi ndeki değişim, T = mutlak sıcaklık, R = gaz sabiti, ln = doğal logaritma, Q = reaksiyon katsayısı
Wiillard Gibbs Q'nun reaktantların ve oluşan ürünlerin kimyasal aktivitesine bağlı olduğunu belirtmiştir
Walther 19 yüzyılın ortalarında Williard Gibbs'in çalışmalarından yola çıkarak ,'nin değerinin hücrenin maksimum elektriksel iş değeri ile yer değiştiği yeni bir matematiksel eşitlik türetti



Burada:
n =electron sayısı/Mol ürün, F = Faraday sabiti (coulomb/Mol), and Î"E = reaksiyonun elektriksel potansiyeli
Son olarak 'i elektrokimyasal pil potaniyel değeri ile değiştirdiYeni çıkan eşitlik onun adını aldı



Standat koşullar kabul edildiğinde () ve R = üstteki eşitlik aşağıdaki gibi gösterilebilir:



Konsantrasyon hücreleri
Konsantrasyon hücreleri elektrokimyasal hücrelerdirElektrodları aynı maddelerden yapılmış olsa da,her iki hücrede de iyonik derişimler farklıdır Örneğin iki bakır elektrodun, 005 M ve 2 M'lık iki ayrı mavi vitriol çözeltisine daldırıldğı ve bunların tel ve tuz köprüsü ile bağlandığı bir sistem konsantrasyon tipi bir hücredir



Le Chatelier prensibi'ne göre iyonlarının derişimin artmasıyla sistemin indirgenme yönüne kaydığı görülmektedirİndirgenme hücrede konsantrasyonun yüksek olduğu yerde ve yükseltgenme de derişik kısımda olur Aşağıdaki hücre diyagramı,az önce bahsedilen hücreyi gösterir



Yarı reaksiyonlar da,





Hücrenin emk'sı da aşağıdaki Nernst denklemi ile hesaplanır:



Elektrotların ve iyonların buradaki gibi yarı hücrelerde aynı olduğu bu tür pillerde değeri sıfır olurBahsedilen değerler formülde yerine konulduğunda hücrenin potansiyeli hesaplanabilir




Fakat genellikle bu sonuç derişimler arasındaki orana değil de iyonların aktivitelerinin oranına bağlıdır
Konsantrasyon hücreleri biyolojik araştırmalar için sık sık kullanılmaktadırBurada membran potansiyelleri, sinir sinapslarına ve kalp atışlarına duyarlıdır


Kaynak : Wikipedia