Ecuación de Nerst

    Expresión matemática que permite conocer el valor de potencial electroquímico de una pila. En general, para una reacción redox cualquiera, la ecuación de Nernst toma la forma:

    donde E0 es el potencial normal, z el número de electrones puestos en juego en la reacción y Q, llamado coeficiente de concentración, un cociente cuyo numerador es el producto de las concentraciones de las especies activas del segundo miembro de la reacción, elevadas a sus respectivos coeficientes estequiométricos y cuyo denominador es un producto análogo al de las concentraciones de los reactivos. Es decir, si el proceso es:

    entonces:

    La ecuación de Nernst puede aplicarse a una reacción completa, siendo entonces E0 la fuerza electromotriz normal de la pila correspondiente, o bien a un electrodo aislado, en cuyo caso E0 es el potencial de reducción del mismo.

    Dos electrodos sumergidos en un electrolito y unidos externamente por un conductor metálico forman lo que se conoce como célula electroquímica. Una célula en la que se desarrolle una reacción química, capaz de originar una corriente eléctrica, se denomina pila o célula galvánica.

    La fuerza electromotriz o potencial de una pila, E, depende de las sustancias que intervienen en las reacciones de electrodo (reacciones que tienen lugar en el ánodo y cátodo de la misma) y de sus concentraciones. Cuando éstas son iguales a la unidad, la fuerza electromotriz existente se llama potencial normal y se representa por E0.

    De lo anteriormente dicho, se deduce que todo cambio en las concentraciones de los iones activos obtenidos a partir de las sustancias  presentes en la pila supone una variación en el potencial de la misma.

    Supongamos, por ejemplo, una pila Daniell. Este tipo de pilas se componen de un electrodo de cinc sumergido en una disolución de ZnSO4 y de otro de cobre, introducido en una disolución de CuSO4. Cada electrodo con su disolución se llama semielemento y ambos semielementos están separados entre sí por un tabique poroso o un puente salino que evita que se mezclen las disoluciones, pero que permite el contacto eléctrico.

    En una pila Daniell, la reacción global que tiene lugar es:

    es decir, que en ellas el cinc se oxida y el cobre se reduce. Por otra parte, el potencial normal de este dispositivo es E0 = 1,10 V.

    La relación cuantitativa entre el potencial E0 y las concentraciones existentes en un momento dado viene expresada por la llamada ecuación de Nernst, la cual para una pila Daniell es:

    Cuando la reacción que tiene lugar en la pila alcanza el equilibrio, es evidente que ya no puede proporcionar energía química y, entonces, su fuerza electromotriz será nula, En este caso, Q será la constante de equilibrio, K, y la ecuación de Nernst tomará la forma:

    a partir de la cual se puede conocer el valor de potencial normal de la pila E0.