Cara Memakai Persamaan Nernst

Dua bentuk satu persamaan

Persamaan Nernst memberi potensial elektrode, sel, atau membran saat konsentrasinya tidak pada nilai standar. Kimiawan dan biolog menuliskannya dengan dua cara.

Sel elektrokimia: E = E° − (RT ÷ nF) × ln Q

Ion melintasi membran: E_ion = (RT ÷ zF) × ln([ion]_luar ÷ [ion]_dalam)

R adalah 8,314 J/(mol·K), T suhu dalam kelvin, F 96.485 C/mol, n jumlah elektron yang berpindah, z muatan ion, dan Q kuosien reaksi.

Jalan pintas

Mengganti ln dengan log₁₀ berarti mengalikan dengan 2,303. RT/F × 2,303 adalah 59,16 mV pada 25 °C dan 61,5 mV pada 37 °C, jadi:

• pada 25 °C: E = E° − (0,05916 V ÷ n) × log Q
• pada 37 °C: E_ion = (61,5 mV ÷ z) × log([luar] ÷ [dalam])

Contoh: sel seng–tembaga

Zn | Zn²⁺ (1,0 M) || Cu²⁺ (0,010 M) | Cu pada 25 °C, dengan E° = 1,10 V dan n = 2. Q = [Zn²⁺] ÷ [Cu²⁺] = 100, dan log 100 = 2.

E = 1,10 − (0,05916 ÷ 2) × 2 = 1,10 − 0,059 = 1,04 V. Menurunkan konsentrasi ion tembaga menurunkan tegangan sel.

Contoh: ion melintasi membran neuron

Dengan konsentrasi khas mamalia pada 37 °C:

Potensial istirahat, sekitar −70 mV, dekat dengan nilai K⁺ karena membran saat istirahat terutama permeabel terhadap kalium. Untuk menggabungkan beberapa ion menurut permeabilitasnya, gunakan persamaan Goldman–Hodgkin–Katz.

Kesalahan umum

• Tanda z. Untuk anion seperti Cl⁻, z adalah −1, sehingga tandanya terbalik.
• Luar dibagi dalam. Bentuk membran menaruh konsentrasi luar di pembilang. Menukarnya membalik tanda.
• Suhu. Memakai 59 mV pada suhu tubuh membuat tiap hasil sekitar 4% terlalu kecil.
• Aktivitas. Sebenarnya persamaan ini memakai aktivitas, bukan konsentrasi. Pada larutan pekat bedanya terlihat.

Kalkulator

Kalkulator Persamaan Nernst menghitung kedua bentuk pada suhu berapa pun. Untuk konsentrasi ion hidrogen dan pH, gunakan Kalkulator pH.