Kalkulator EMF Sel - Alat Persamaan Nernst Gratis

Apa itu kalkulator GGL sel?

Kalkulator GGL sel menghitung gaya gerak listrik (GGL) suatu sel elektrokimia, seperti baterai. GGL adalah tegangan yang dihasilkan sel, diukur dalam volt. Kalkulator ini menggunakan persamaan Nernst, yang menyesuaikan tegangan standar sel berdasarkan suhu aktual dan konsentrasi aktual bahan kimia yang terlibat.

Apa itu GGL?

Gaya gerak listrik adalah dorongan listrik yang menggerakkan arus melalui suatu rangkaian. Dalam sel, gaya ini berasal dari reaksi kimia yang disebut reaksi redoks, yaitu ketika elektron berpindah dari satu zat ke zat lain. GGL adalah tegangan maksimum yang dapat diberikan sel.

Persamaan Nernst

Persamaan Nernst memberikan tegangan sel dalam kondisi apa pun, bukan hanya kondisi standar yang digunakan dalam buku teks.

$E = E° - \frac{RT}{nF} \ln(Q)$

Dengan:

• E adalah potensial sel (GGL), dalam volt.
• E° adalah potensial sel standar, dalam volt. Ini adalah tegangan yang diukur ketika setiap bahan kimia yang terlibat memiliki konsentrasi 1 mol/L (atau 1 atm untuk gas) dan suhunya 25 °C.
• R adalah konstanta gas, 8,314 J/(mol·K).
• T adalah suhu, dalam kelvin.
• n adalah jumlah elektron yang berpindah dalam reaksi.
• F adalah konstanta Faraday, 96.485 coulomb per mol elektron.
• Q adalah hasil bagi reaksi, yaitu bilangan yang menyatakan perbandingan produk terhadap pereaksi saat ini.

Apa itu kuosien reaksi (Q)?

Untuk reaksi aA + bB → cC + dD, hasil bagi reaksinya adalah:

$Q = \frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}$

Tanda kurung siku berarti konsentrasi. Q sama dengan 1 ketika setiap zat berada pada konsentrasi standar, sehingga seluruh suku koreksi menjadi nol dan E sama dengan E°.

Cara menghitung GGL sel

1. Cari potensial sel standar (E°). Lihat nilainya dalam tabel potensial reduksi standar, dalam volt.
2. Catat suhu (T) dalam kelvin. Untuk mengonversinya dari Celsius, tambahkan 273,15.
3. Hitung elektron yang berpindah (n) dari reaksi redoks yang setara.
4. Hitung hasil bagi reaksi (Q) dari konsentrasi pereaksi dan produk.
5. Masukkan angka ke dalam persamaan untuk memperoleh E, yaitu GGL dalam volt.

Kalkulator di halaman ini melakukannya secara otomatis. Kalkulator ini juga menampilkan perincian setiap suku (E°, RT/nF, dan ln(Q)) agar perhitungannya dapat diperiksa secara manual.

Contoh perhitungan

Misalkan suatu sel memiliki:

• Potensial standar (E°): 1,10 V
• Suhu: 298 K (sekitar 25 °C)
• Elektron yang berpindah (n): 2
• Hasil bagi reaksi (Q): 1,5

Pertama, hitung RT/(nF):

$\frac{RT}{nF} = \frac{8.314 \times 298}{2 \times 96485} \approx 0.012839 \text{ V}$

Selanjutnya, hitung ln(Q):

$\ln(1.5) \approx 0.4055$

Kalikan keduanya, lalu kurangkan hasilnya dari E°:

$E = 1.10 - (0.012839 \times 0.4055) \approx 1.10 - 0.0052 = 1.0948 \text{ V}$

GGL sel dalam kondisi ini sekitar 1,0948 V, sedikit lebih rendah daripada potensial standarnya, yaitu 1,10 V.

Persamaan sederhana pada 25 °C

Tepat pada 25 °C (298,15 K), buku teks sering mengubah logaritma natural menjadi logaritma berbasis-10 dan menggabungkan konstanta-konstantanya menjadi satu angka:

$E = E° - \frac{0.0592}{n} \log_{10}(Q)$

Pintasan ini memberikan jawaban yang sama dengan persamaan lengkap, dalam batas pembulatan, hanya pada 25 °C. Kalkulator di halaman ini selalu menggunakan persamaan lengkap dengan suhu aktual yang dimasukkan, sehingga tetap akurat pada suhu berapa pun.

Kapan persamaan Nernst penting?

• Baterai. Tegangan baterai turun ketika bahan kimia di dalamnya habis terpakai, karena Q menyimpang dari 1. Persamaan Nernst memprediksi seberapa besar tegangan tersebut turun.
• Korosi. Insinyur menggunakannya untuk memperkirakan kemungkinan suatu logam mengalami korosi dalam lingkungan tertentu.
• Sel konsentrasi. Suatu sel dapat dibuat dari dua reaksi-paruh yang sama dengan konsentrasi berbeda. Di sini E° bernilai nol, sehingga seluruh tegangan berasal dari suku Nernst.
• Kelas kimia. Persamaan ini merupakan topik standar untuk menunjukkan hubungan termodinamika dengan listrik.

Pertanyaan yang sering diajukan

Satuan apa yang digunakan dalam persamaan Nernst?

E dan E° dinyatakan dalam volt. T dinyatakan dalam kelvin, bukan Celsius. R dan F adalah konstanta tetap (8,314 J/(mol·K) dan 96.485 C/mol). Q tidak memiliki satuan karena merupakan perbandingan konsentrasi.

Mengapa GGL yang saya hitung bernilai negatif?

GGL negatif berarti reaksi yang dituliskan tidak berlangsung secara spontan dalam arah maju. Reaksi tersebut akan berlangsung secara terbalik. Hal ini juga dapat terjadi jika anoda dan katoda tertukar secara tidak sengaja, atau jika E° dimasukkan dengan tanda yang salah.

Bagaimana suhu memengaruhi potensial sel?

Menaikkan suhu memperbesar suku koreksi RT/(nF). Untuk sebagian besar reaksi, perubahan ini kecil, yaitu beberapa milivolt untuk setiap perubahan 10 °C, meskipun pengaruh tepatnya bergantung pada reaksinya.

Apa artinya jika Q sama dengan 1?

Ketika Q sama dengan 1, ln(Q) sama dengan 0, sehingga suku koreksi menghilang dan E sama dengan E°. Hal ini terjadi ketika setiap pereaksi dan produk berada pada konsentrasi standarnya.

Apakah persamaan Nernst dapat digunakan untuk sel konsentrasi?

Ya. Dalam sel konsentrasi, pasangan redoks yang sama muncul di kedua sisi, sehingga E° bernilai nol dan persamaannya disederhanakan menjadi:

$E = \frac{RT}{nF} \ln\left(\frac{[C]_{\text{katoda}}}{[C]_{\text{anoda}}}\right)$

Apa perbedaan antara E° dan E°'?

E° adalah potensial standar dalam kondisi laboratorium standar. E°' adalah "potensial formal", yaitu versi yang disesuaikan dengan pH tetap atau kondisi larutan lainnya, dan umum digunakan dalam biokimia.

Siapa yang menemukan persamaan Nernst?

Kimiawan Jerman Walther Nernst menurunkan persamaan ini pada 1889, yang menghubungkan termodinamika dengan elektrokimia. Ia memenangkan Hadiah Nobel Kimia pada 1920, terutama atas karyanya ini dan penelitian terkait kesetimbangan kimia.