Erdődi Ferenc, Gergely Pál, Vereb György

Általános és bioszervetlen kémia

A Nernst-egyenlet

A szabadentalpia-változást nemcsak standardállapotra, hanem tetszés szerinti (nem egyensúlyi) rendszerre is alkalmazhatjuk:

∆G = ∆G ° + 2,303 RT log Q ,

ahol

vagy

A nem egyensúlyi rendszer hangsúlyozása azért fontos, mert egyensúlyban elektronátmenet nincs (más hasznos munkavégzés sincs), a ∆G vagy ∆ɛ nullával egyenlő (49. táblázat). A kifejezésben szereplő termék és reaktáns koncentrációk helyettesítendők a redoxirendszer oxidált és redukált formáinak kiindulási vagy nem egyensúlyi koncentrációival.

A fenti egyenletbe behelyettesítve ∆G = –∆εnF és ∆G° = –∆ε°nF összefüggéseket, átrendezés után:

a redoxirendszer standardállapottól eltérő elektródpotenciál-különbség általános alakját kapjuk. Az összefüggést leírója, W. Nernst (német vegyész, 1864-1941) után: Nernst-féle egyenletnek nevezzük.

A Nernst-féle egyenlet egyetlen elektród potenciáljára is felírható, általános alakját pl. az M fémelektródra alkalmazva, ahol Mn+ az oxidált fémion:

Az elektródpotenciál-különbséget leíró Nernst-féle egyenletbe behelyettesítve az R és F állandók értékeit, továbbá T = 298 K értéket, kapjuk:

A Nernst-féle egyenlet a redoxirendszer egyensúlyi állapotában:

és

tovább egyszerűsíthető:

Átrendezve:

kitűnő kísérleti módszert kínál a redoxireakciók egyensúlyi állandójának meghatározására a standard elektródpotenciál-különbségek segítségével.

Példa

Standard állapotban az alábbi reakció önként lejátszódik:

3 Zn(s) +2 Cr3+ → 3 Zn2++2 Cr(s)

∆ε° = 0,019 V

mivel a ∆ε° > 0. Lejátszódik-e önként a fenti reakció, ha [Cr3+] = 0,02 mol/dm3 és [Zn2+] = 4,8 mol/dm3?

Alkalmazva a Nernst-féle egyenletet a redoxifolyamatra és behelyettesítve a termék és a reaktáns megfelelő hatványon vett koncentrációit:

A negatívelektródpotenciál-különbség mutatja, hogy ebben az esetben a reakció nemjátszódik le önként a felső nyíl irányában.

Tartalomjegyzék

ÁLTALÁNOS ÉS BIOSZERVETLEN KÉMIA
Impresszum
Az Olvasóhoz
chevron_rightÁltalános kémia
- chevron_rightKémiai alapfogalmak
- chevron_rightAz atomok elektronszerkezete és a periódusos rendszer
  - chevron_rightA kvantumelmélet alapjai
    - A fény hullámtermészete
    - Az elektronhullámok és a kvantummechanika
  - chevron_rightSzínképek
    - Emissziós és abszorpciós színképek
    - Atomszínképek
  - A hidrogénatom Bohr-féle modellje
  - chevron_rightA kvantummechanikai atommodell
    - Kvantumszámok
    - Atomorbitálok
  - chevron_rightTöbbelektronos atomok elektronszerkezete
    - Az elektronhéjak energiaszintje
    - Az elektronhéjak felépülésének törvényei
  - chevron_rightAz elemek periódusos rendszere
  - chevron_rightPeriodikus tulajdonságok
- chevron_rightA molekulák szerkezete
  - chevron_rightAz elsődleges kémiai kötés alaptípusai
    - A férnes kötés
    - Az ionkötés
    - chevron_rightA kovalens kötés
      - Kovalens kötéshossz és kötési energia
  - chevron_rightÁtmenet a kötéstípusok között
    - Elektronegativitás
  - chevron_rightA kovalens kötés elmélete
    - chevron_rightA vegyértékkötés-elmélet
    - chevron_rightA molekulaorbitál-elmélet
      - Kétatomos molekulák molekulaorbitáljai
      - Többszörös kötések, delokalizált molekulapályák
  - chevron_rightMásodlagos kémiai kötések
- chevron_rightHalmazállapotok
  - chevron_rightGázhalmazállapot
  - chevron_rightFolyékony és szilárd halmazállapot
- chevron_rightOldatok és kolloidok
- chevron_rightA víz és a vizes oldatok
- chevron_rightKémiai egyensúlyok
- chevron_rightKémiai termodinamika
- chevron_rightReakciókinetika
  - chevron_rightReakciósebesség és reakciómechanizmus
  - chevron_rightHőmérséklet és reakciósebesség
    - Ütközési elmélet
    - chevron_rightAz átmeneti állapot (aktivált komplex) elmélete
      - Kémiai reakciók energiaváltozása
  - chevron_rightTöbb elemi lépésből álló reakciók
  - chevron_rightKatalízis
    - Homogén katalízis
    - Heterogén katalízis
- chevron_rightElektrokémia
  - chevron_rightA redoxifolyamatok áttekintése
  - chevron_rightAz elektrokémia alapjai
- chevron_rightA redoxifolyamatok termodinamikája
  - A Nernst-egyenlet
  - Redoxifolyamatok az anyagcserében
- chevron_rightAz elektrokémia gyakorlati alkalmazásai
chevron_rightBioszervetlen kémia
- chevron_rightKomplex vegyületek
- Az élethez szükséges elemek áttekintése
- chevron_rightAz alkálifémek szerepe biológiai rendszerekben
- chevron_rightA magnézium és a kalcium biológiai jelentősége
  - chevron_rightA magnézium bioszervetlen kémiája
    - Magnéziumkomplexek
  - chevron_rightA kalcium élettani szerepe
- chevron_rightAz átmenetifémek komplexei
  - chevron_rightA vas biológiai jelentősége
    - chevron_rightA vas szerepe az oxigénkötésben és az oxigéntranszportban
    - chevron_rightVas–kén fehérjék biológiai funkciói
      - Citokrómok
      - Kataláz, peroxidáz, citokróm-P450
    - chevron_rightVasanyagcsere
  - chevron_rightA réz biológiai jelentősége
    - chevron_rightA réz biokémiai evolúciója. Fontosabb rézfehérjék
    - chevron_rightRézfehérjék az elektrontranszportban
    - chevron_rightA rézanyagcsere és zavarai
      - Wilson-kór
      - Menkes-kór
  - chevron_rightA cinkcsoport elemeinek biológiai jelentősége
    - chevron_rightA cink biológiai funkciói
      - Cinkenzimek szerkezete
      - „Cinkujj” fehérjék szerkezete
  - Metallotioneinek és funkciójuk
  - chevron_rightA molibdén és a mangán biológiai szerepe
    - Molibdénkomplexek
    - Mangánkomplexek
  - A vanádium, króm, kobalt és nikkel élettani hatása
  - A platinakomplexek daganatellenes hatása
- chevron_rightAz alumínium- és az óncsoport elemeinek biológiai szerepe
  - Az alumínium hatása az emberi szervezetre
  - Óncsoport: germánium, ón, ólom
- chevron_rightA szilíciumvegyületek biológiai szerepe
- chevron_rightA nitrogén és foszfor szerepe a biológiai rendszerekben
- chevron_rightAz oxigéncsoport elemeinek biológiai jelentősége
  - chevron_rightAz oxigén bioszervetlen kémiája
  - chevron_rightA szelén biológiai jelentősége
    - A szelénvegyületek élettani hatásai
- chevron_rightA halogének bioszervetlen kémiája
chevron_rightIrodalom a bioszervetlen kémia fejezeteihez
Rendszám- és atomtömeg-táblázat

Kiadó: Semmelweis Kiadó

Online megjelenés éve: 2026

ISBN: 978 963 331 705 1

Orvostudomány

A könyv feladata, hogy az orvostudományt, gyógyszerésztudományt és biológiát választó egyetemi szak hallgatóit és e téma iránt érdeklődőket megismertesse egyrészt a kémia tudomány alapjaival, az általános kémiával, másrészt a fémek és nemfémes elemek biológiai szerepével, a bioszervetlen kémiával vagy másképp, szervetlen biokémiával.

Hivatkozás: https://mersz.hu/erdoddi-gergely-vereb-altalanos-es-bioszervetlen-kemia//

BibTeX EndNote Mendeley Zotero