Nernstova-Petersonova rovnice
Jak si spočítat výsledný redoxní potenciál za pomoci jednoduché rovnice? Žádný problém, existuje k tomu Nernstova-Petersonova rovnice, se kterou se počítá celkem jednoduše, když umíš poznat, co se oxiduje a co redukuje.
Nernstova-Petersonova rovnice
Před tím, než tě seznámím s přepočtem redoxního potenciálu, je nutné ti představit tzv. redoxní pár. Redoxní pár je tvořen oxidovanou formou jedné látky, jejíž redukcí (snížením oxidačního čísla) získáš redukovanou formu té samé látky. Samozřejmě platí i opačný děj, kdy se redukovaná forma může oxidovat na oxidovanou formu. Tedy stručně a jednoduše, redukovaná forma má v chemické rovnici oproti oxidované formě nižší oxidační číslo, jak i její název napovídá. Vše si lze ukázat na příkladu:
\( \textrm{Cr}_2\textrm{O}_7^{2−} + 6\ \textrm{e}^− + 14\ \textrm{H}^+ → 2\ \textrm{Cr}^{3+} + 7\ \textrm{H}_2\textrm{O} \)
V této rovnici vystupuje dichromanový anion jako oxidovaná forma chromu a chromitý kation jako redukovaná forma chromu.
Nyní k samotnému přepočtu. Ve většině případech není v laboratoři teplota 25 °C a tlak přesně 101 325 Pa. Existuje však jednoduchý vzoreček pro přepočet redoxního potenciálu, který se nazývá jako Nernstova-Petersonova rovnice.
\( E = E^° − \frac{RT}{zF} · \textrm{ln}(\frac{a_\textrm{red}}{a_\textrm{ox}}) \)
V tomto vzorci E značí výsledný redoxní potenciál E°, standardní redoxní potenciál, R molární plynovou konctantu, která má hodnotu \( 8,34J\cdot K-1~\cdot mol^{-1} \). T je termodynamická teplota v Kelvinech, z počer vyměněných elektronů a F, Faradayova konstanta, s hodnotou \( 96\:485C\cdot mol^{-1} \). a je aktivita buď oxidované, nebo redukované formy látky.
Aktivita je sice krásná veličina, avšak doposud používané přístroje neumožňují ji u látek přesně změřit. Pro zředěné roztoky, ve kterých nedochází k vzájemnému ovlivňování iontů v roztoku v takové míře jako u koncentrovaných roztoků, lze použít relativní látkovou koncentraci. Rovnice pak vypadá takto:
\( E = E^° − \frac{RT}{zF} · \textrm{ln} \frac{[\textrm{red}]}{[\textrm{ox}]} \)
Pomocí této rovnice si můžeš spočítat, jakýkoliv redoxní potenciál, i při teplotě −10 °C nebo tlaku 100 kPa.