नर्नस्ट समीकरण क्या है, सूत्र, अनुप्रयोग, Nernst equation in Hindi

सांद्रता तथा ताप के साथ इलेक्ट्रोड विभव में परिवर्तन नर्नस्ट समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है। आइये इस समीकरण के बारे में विस्तार से समझते हैं।

नर्नस्ट समीकरण

किसी धातु इलेक्ट्रोड के इलेक्ट्रोड विभव का मान उसके लवण के विलयन की सांद्रता पर निर्भर करता है। भौतिक विज्ञानी नर्नस्ट ने इलेक्ट्रोड विभव तथा विद्युत अपघट्य की सांद्रता के मध्य एक संबंध स्थापित किया, जिसे नर्नस्ट समीकरण (Nernst equation in Hindi) कहते हैं।
एक सामान्य इलेक्ट्रोड अभिक्रिया के लिए
Mⁿ⁺ (aq) + ne^– → M (s)
तो नर्नस्ट समीकरण

∵ ठोस की सांद्रता को इकाई माना जाता है तो [M (s)] = 1
तथा log_e = 2.303 log₁₀ होता है तो

उपरोक्त समीकरण में [Mⁿ⁺ (aq)] ऑक्सीकृत अवस्था में है ∵ इसका अपचयन हो रहा है। जहां
R = गैस स्थिरांक
F = फैराडे न्यूटन
T = तापमान
n = इलेक्ट्रॉनों की संख्या
E_Mⁿ⁺/M = इलेक्ट्रोड विभव
E°_Mⁿ⁺/M = मानक इलेक्ट्रोड विभव

उपरोक्त समीकरण से R = 8.314 J/K-mol, F = 96500 C/mol तथा T = 25°C = 298K होता है। तो

यह नर्नस्ट समीकरण का एक सारलीकृत रूप है। यह समीकरण 25°C ताप पर किसी धातु के इलेक्ट्रोड विभव तथा मानक इलेक्ट्रोड विभव में संबंध स्थापित करती है।

नर्नस्ट समीकरण के अनुप्रयोग

नर्नस्ट समीकरण की सहायता से हम किसी इलेक्ट्रोड या अर्धसेल का सेल विभव ज्ञात कर सकते हैं। इससे सेल का विद्युत वाहक बल भी निर्धारित कर सकते हैं।
निम्न डेनियल सेल के उदाहरण पर विचार करते हैं।
Zn (s) | Zn²⁺ (aq) || Cu²⁺ (aq) | Cu (s)
सेल अभिक्रिया Zn (s) + Cu²⁺ (aq) → Zn²⁺ + Cu (s)
तब नर्नस्ट समीकरण

∵ ठोस तथा द्रव की सांद्रता सदैव इकाई के तुल्य होती है तो [a_Cu] = [a_Zn] = 1

अतः स्पष्ट होता है की सेल विभव केवल Zn²⁺ तथा Cu²⁺ आयनों की सान्द्रताओं पर निर्भर करता है।

मानक सेल विभव तथा साम्य स्थिरांक में संबंध

यदि डेनियल सेल में परिपथ को बंद कर दिया जाए तो निम्न अभिक्रिया होती है।
Zn (s) + Cu²⁺ (aq) → Zn²⁺ + Cu (s)
समय के साथ-साथ Zn²⁺ आयनों की सांद्रता बढ़ती तथा Cu²⁺ आयनों की सांद्रता घटती जाती है। कुछ समय पश्चात Zn²⁺ तथा Cu²⁺ आयनों की सांद्रता स्थिर हो जाती है। एवं सेल की वोल्टता शून्य हो जाती है। तो नर्नस्ट समीकरण

log Kc = 37.288
या Kc = 2 × 10³⁷
अतः इस प्रकार सभी अभिक्रियाओं का साम्य स्थिरांक को ज्ञात किया जा सकता है।

महत्वपूर्ण बिंदु :- ज्यादातर लघुगणक सारणी के मान आपको प्रश्न पत्र में ही दिया होता है। चाहे तो आप कुछ ज्यादातर आने वाले मान को याद कर सकते हैं।