22: Elektrokjemisk likevekt

Det elektrokjemiske potensialet er en generalisering av det kjemiske potensialet som tar hensyn til ladde molekyler, som er nyttig i situasjoner der partiklene drives både av kjemiske interaksjoner og elektriske felt, for eksempel i syre-base-reaksjoner eller redoksreaksjoner. Elektrokjemisk potensial er hovedeksempelet på hvordan et ekstra energiledd kan legges til i de fundamentale ligningene, og hvordan man tar hensyn til energier og potensialer som avhenger av rom.

Halvcellepotensialer og Nernsts ligning innføres som en introduksjon til elektrokjemi. Elektrokjemi beskriver hvordan ioner beveger seg fra ett medium til et annet, batterier, og hvordan ioner binder seg til overflater.

Nernst ligning

Nernst ligning beskriver hvordan ionene fordeler seg som funksjon av det elektrostatiske potensialet fra omgivelsene.

\[ c(x_2) = c(x_1)\exp\left\{\frac{-ze[\psi(x_2)-\psi(x_1)]}{k_BT} \right\} \]

Der \(c(x)\) er konsentrasjonen til \(x\), \(z\) er antall ladninger per ion, \(e\) er protonladninga og \(\psi(x)\) er det elektrostatiske potensialet følt av et ion pga omgivelsene.