化学系の大学院試験直前の対策として、大学院の試験に出題されうる大事な用語やキーワードの説明や導出をしています。
今回は物理化学、化学熱力学の分野の中から電池電位、ネルンストの式というテーマを扱っていきます。
電池電位、ネルンストの式の意味とは？
電池電位とは？
反応ギブズエネルギーと電池電位の間には、次のような関係があります。
電池電位は起電力とおなじ意味ですが、起電力は厳密にはエネルギーの次元でないといけないため“力”ではなく、電池電位という名前の方が正確ではあります。
また反応ギブズエネルギーと反応混合物の組成には
この式の各項をnFで割ると
これを電池電位の定義を用いて書き直すと、
ここで
は標準電池電位と言われるもので標準反応ギブズエネルギーを用いてつぎのように書き表されるものです。
ネルンストの式
あらためて先ほどの式を見てみましょう。
この式をネルンストの式と言います。
例えば酸化還元反応として酸化体Oxと還元体Redについての平衡反応の式を次のように書いたとき、
それぞれの活量を用いて、ネルンストの式は次のように書き直せる。
大学院試験対策におすすめの参考書
最後に大学院試験対策におすすめの参考書を紹介します。
本サイトでは基本的な問題の解説をしていますが、著作権などの都合上、問題設定や数値はオリジナルの問題になっています。
実際に大学院試験に出題された問題を見たいという方はこれらの参考書を使って対策をすることをおすすめします。
おすすめの無機化学参考書
無機化学演習 大学院入試問題を中心に
無機化学演習 大学院入試問題を中心に
こちらの参考書は、原子構造、分子構造、固体構造といった物質の構造や酸化還元や酸塩基などのベーシックな反応に関する問題を取り扱っています。
例題には出題もととなる大学院の名前も書いてあるため、自分の受験する大学院の難易度と比較しながら問題を解くことができます。
例題に対して解説の分量が多く、とても丁寧な書き方がされているので、いきなりこの問題集を使っても問題なさそうです。
おすすめの物理化学参考書
アトキンス物理化学
アトキンス物理化学(上)
アトキンス物理化学(下)
アトキンス物理化学は、物理化学の参考書としてはよく用いられています。
マッカーリサイモンの物理化学の参考書とよく比較されますが、私個人としては、こちらの方が図表がきれいに並べられているため見やすいと感じています。
また演習問題が多く、これ一冊で大学院の対策ができることもいい点です。
ただし、アトキンス物理化学 第10版の演習問題の解答は別冊になっており、とても高価です。
アトキンス物理化学第10版の解答はこちら
さらに、解答はすべて英語になっているので、演習問題で解答が必要な人にとっては少々演習がやりにくく感じるかもしれません。
そのときには、下の参考書を使うとよいでしょう。
物理化学演習 1―大学院入試問題を中心に (化学演習シリーズ)
アトキンス物理化学の演習問題の答えがないときには、こちらの物理化学演習の参考書を買うのも一つの手でしょう。
こちらは例題と解答がセットで並んでいるため、効率よく問題演習に取り組むことができます。
