Starpība starp Nernsta vienādojumu un Goldmana vienādojumu

galvenā atšķirība starp Nernsta vienādojumu un Goldmana vienādojumu ir šāds Nernsta vienādojums apraksta sakarību starp redukcijas potenciālu un standarta elektrodu potenciālu, turpretī Goldmana vienādojums ir Nernsta vienādojuma atvasinājums un apraksta apgriezto potenciālu šūnas membrānā.

Elektroķīmiskā šūna ir elektriska ierīce, kas var ģenerēt elektrību, izmantojot ķīmisko reakciju ķīmisko enerģiju. Vai arī mēs varam izmantot šīs ierīces ķīmisko reakciju veicināšanai, nodrošinot nepieciešamo enerģiju no elektrības. Elektroķīmiskās šūnas samazināšanas potenciāls nosaka šūnas spēju ražot elektrību.

SATURS

1. Pārskats un galvenās atšķirības
2. Kas ir Nernsta vienādojums 
3. Kas ir Goldmana vienādojums
4. Salīdzinājums blakus - Nernsta vienādojums pret Goldmana vienādojumu tabulas formā
5. Kopsavilkums

Kas ir Nernsta vienādojums?

Nernsta vienādojums ir matemātiska izteiksme, kas dod sakarību starp redukcijas potenciālu un elektroķīmiskās šūnas standarta redukcijas potenciālu. Vienādojums nosaukts zinātnieka Valtera Nernsta vārdā. Un tas tika izstrādāts, izmantojot citus faktorus, kas ietekmē elektroķīmiskās oksidācijas un reducēšanās reakcijas, piemēram, temperatūru un ķīmisko aktivitāti ķīmiskajām vielām, kuras tiek pakļautas oksidēšanai un reducēšanai.

Atvasinot Nernsta vienādojumu, mums jāņem vērā standarta izmaiņas Gibsa brīvajā enerģijā, kas saistītas ar šūnā notiekošām elektroķīmiskām pārvērtībām. Elektroķīmiskās šūnas reducēšanas reakciju var sniegt šādi:

Ox + z e^-    Sarkans

Saskaņā ar termodinamiku faktiskās reakcijas brīvās enerģijas izmaiņas ir,

E = E_{samazināšana}    -    E_{oksidēšanās}

Tomēr Gibsa brīvā enerģija (ΔG) ir saistīta ar E (potenciāla starpība) šādi:

ΔG = -nFE

Kur n ir elektronu skaits, kas pārnests starp ķīmiskajām sugām, kad notiek reakcija, F ir Faradejas konstante. Ja ņem vērā standarta nosacījumus, tad vienādojums ir šāds:

ΔG⁰  = -NFE⁰

Mēs varam saistīt nestandarta apstākļu Gibsa enerģiju ar standarta apstākļu Gibsa enerģiju, izmantojot šādu vienādojumu.

ΔG = ΔG⁰   +   RTlnQ

Tad mēs varam aizstāt iepriekš minētos vienādojumus šajā standarta vienādojumā, lai iegūtu Nernsta vienādojumu šādi:

-nFE = -nFE⁰   +   RTlnQ

Tomēr mēs varam pārrakstīt iepriekš minēto vienādojumu, izmantojot Faraday konstantes un R (universālās gāzes konstantes) vērtības..

E = E⁰   -    (0,0592 VlnQ / n)

Kas ir Goldmana vienādojums?

Goldmana vienādojums ir noderīgs, lai noteiktu apgriezto potenciālu šūnas membrānā šūnu membrānas fizioloģijā. Šis vienādojums tika nosaukts pēc zinātnieka Deivida E. Goldmana, kurš izstrādāja vienādojumu. Un tas tika iegūts no Nernsta vienādojuma. Goldmana vienādojums, nosakot šo apgriezto potenciālu, ņem vērā nevienmērīgo jonu sadalījumu pa šūnu membrānu un atšķirības membrānas caurlaidībā. Vienādojums ir šāds:

Kur

• Em ir potenciālā atšķirība starp šūnu membrānu,
• R ir universālā gāzes konstante,
• T ir termodinamiskā temperatūra,
• Z ir elektronu molu skaits, kas tiek pārnests starp ķīmiskajām sugām,
• F ir Faraday konstante,
• Lpp_{A vai B} ir membrānas caurlaidība pret A vai B jonu un
• [A vai B]_i ir A vai B jonu koncentrācija šūnas membrānā.

Kāda ir atšķirība starp Nernsta vienādojumu un Goldmana vienādojumu?

Nernsta vienādojums un Goldmana vienādojums ir matemātiskas izteiksmes, kuras var izmantot kā elektroķīmisko šūnu potenciāla mērījumus. Galvenā atšķirība starp Nernsta vienādojumu un Goldmana vienādojumu ir tāda, ka Nernsta vienādojumā ir aprakstīta attiecība starp redukcijas potenciālu un standarta elektrodu potenciālu, turpretī Goldmana vienādojums ir Nernsta vienādojuma atvasinājums un apraksta apgriezto potenciālu visā šūnas membrānā..

Zemāk esošajā infografikā ir apkopota atšķirība starp Nernsta vienādojumu un Goldmana vienādojumu.

Kopsavilkums - Nernsta vienādojums vs Goldmana vienādojums

Nernsta vienādojums un Goldmana vienādojums ir matemātiskas izteiksmes, kuras var izmantot kā elektroķīmisko šūnu potenciāla mērījumus. Galvenā atšķirība starp Nernsta vienādojumu un Goldmana vienādojumu ir tāda, ka Nernsta vienādojums apraksta sakarību starp reducēšanās potenciālu un standarta elektrodu potenciālu, bet Goldmana vienādojums ir Nernsta vienādojuma atvasinājums un apraksta apgriezto potenciālu visā šūnas membrānā..

Atsauce:

1. “Nernsta vienādojums”. Ķīmija LibreTexts, Libretexts, 2019. gada 5. jūnijs, pieejama šeit.

Attēla pieklājība:

1. Alksuba “ElectrochemCell” angļu valodas Vikipēdijā (CC BY-SA 3.0), izmantojot Commons Wikimedia