Різниця між рівнянням Нернста і рівнянням Голдмана

The ключова різниця між рівнянням Нернста і рівнянням Голдмана це те, що рівняння Нернста описує співвідношення між потенціалом відновлення та стандартним потенціалом електрода, тоді як рівняння Голдмана є похідним рівняння Нернста і описує потенціал зворотного перетину мембрани клітини.

Електрохімічна клітина - це електричний прилад, який може виробляти електрику, використовуючи хімічну енергію хімічних реакцій. Або ж ми можемо використовувати ці пристрої для сприяння хімічним реакціям, забезпечуючи необхідну енергію від електрики. Потенціал відновлення електрохімічної комірки визначає здатність клітини виробляти електроенергію.

ЗМІСТ

1. Огляд та ключові відмінності
2. Що таке рівняння Нернста 
3. Що таке рівняння Гольдмана
4. Порівняльне порівняння - рівняння Нернста проти рівняння Голдмана в табличній формі
5. Підсумок

Що таке рівняння Нернста?

Рівняння Нернста - це математичний вираз, який дає залежність між відновним потенціалом та стандартним відновним потенціалом електрохімічної комірки. Рівняння названо на честь вченого Вальтера Нернста. І він був розроблений з використанням інших факторів, що впливають на реакції електрохімічного окислення та відновлення, таких як температура та хімічна активність хімічних видів, які зазнають окислення та відновлення.

Виводячи рівняння Нернста, ми повинні враховувати стандартні зміни вільної енергії Гіббса, пов'язані з електрохімічними перетвореннями, що відбуваються в клітині. Реакцію відновлення електрохімічної комірки можна навести наступним чином:

Ox + z e^-    ⟶ Червоний

Згідно термодинаміки, фактична зміна вільної енергії реакції,

Е = Е_{скорочення}    -    Е_{окислення}

Однак вільна енергія Гіббса (ΔG) пов'язана з E (різниця потенціалів) наступним чином:

ΔG = -nFE

Де n - кількість електронів, переданих між хімічними видами, коли реакція прогресує, F - константа Фарадея. Якщо ми розглянемо стандартні умови, то рівняння таке:

ΔG⁰  = -NFE⁰

Ми можемо співвідносити вільну енергію Гіббса нестандартних умов з енергією Гіббса стандартних умов за допомогою наступного рівняння.

ΔG = ΔG⁰   +   RTlnQ

Тоді ми можемо підставити вищевказані рівняння в це стандартне рівняння, щоб отримати рівняння Нернста наступним чином:

-nFE = -nFE⁰   +   RTlnQ

Однак ми можемо переписати вищевказане рівняння, використовуючи значення для постійної Фарадея та R (універсальна газова константа).

Е = Е⁰   -    (0.0592VlnQ / n)

Що таке рівняння Голдмана?

Рівняння Голдмана є корисним для визначення зворотного потенціалу через мембрану клітин у фізіології клітинної мембрани. Це рівняння було названо на честь вченого Девіда Е. Голдмана, який розробив рівняння. Це було отримано з рівняння Нернста. Рівняння Голдмана враховує нерівномірний розподіл іонів по клітинній мембрані та відмінності проникності мембрани при визначенні цього зворотного потенціалу. Рівняння таке:

Де

• Em - різниця потенціалів у клітинній мембрані,
• R - універсальна константа газу,
• T - термодинамічна температура,
• Z - кількість молей електронів, які передаються між хімічними видами,
• F - константа Фарадея,
• П_{А або В} - проникність мембрани по відношенню до іона А або В, і
• [A або B]_i - концентрація іона А або В всередині клітинної мембрани.

Яка різниця між рівнянням Нернста і рівнянням Голдмана?

Рівняння Нернста та рівняння Голдмана є математичними виразами, які можна використовувати як вимірювання потенціалу електрохімічних клітин. Ключова відмінність рівняння Нернста від рівняння Голдмана полягає в тому, що рівняння Нернста описує співвідношення між потенціалом відновлення та стандартним потенціалом електрода, тоді як рівняння Голдмана є похідною рівняння Нернста і описує потенціал зворотного перетину мембрани клітини.

Наведена нижче інформація підсумовує різницю між рівнянням Нернста та рівнянням Голдмана.

Підсумок - Рівняння Нернста проти рівняння Голдмана

Рівняння Нернста та рівняння Голдмана є математичними виразами, які можна використовувати як вимірювання потенціалу електрохімічних клітин. Ключова відмінність рівняння Нернста від рівняння Голдмана полягає в тому, що рівняння Нернста описує співвідношення між потенціалом відновлення та стандартним потенціалом електрода, але рівняння Голдмана є похідною рівняння Нернста і описує потенціал зворотного перетину мембрани клітини.

Довідка:

1. "Рівняння Нернста". Хімія LibreTexts, Libretexts, 5 червня 2019 року, доступні тут.

Надано зображення:

1. "ElectrochemCell" від Alksub в англійській Вікіпедії (CC BY-SA 3.0) через Wikimedia Commons