Różnica między równaniem Nernsta a równaniem Goldmana

The kluczowa różnica między równaniem Nernsta a równaniem Goldmana jest to równanie Nernsta opisuje zależność między potencjałem redukcji a standardowym potencjałem elektrody, podczas gdy równanie Goldmana jest pochodną równania Nernsta i opisuje potencjał odwrócenia w błonie komórkowej.

Ogniwo elektrochemiczne to urządzenie elektryczne, które może wytwarzać energię elektryczną z wykorzystaniem energii chemicznej reakcji chemicznych. Albo możemy użyć tych urządzeń do wspomagania reakcji chemicznych poprzez dostarczenie wymaganej energii z elektryczności. Potencjał redukcyjny ogniwa elektrochemicznego określa zdolność ogniwa do wytwarzania energii elektrycznej.

ZAWARTOŚĆ

1. Przegląd i kluczowa różnica
2. Co to jest równanie Nernsta 
3. Co to jest równanie Goldmana
4. Porównanie obok siebie - Równanie Nernsta vs. równanie Goldmana w formie tabelarycznej
5. Podsumowanie

Co to jest równanie Nernsta?

Równanie Nernsta jest wyrażeniem matematycznym, które daje związek między potencjałem redukcji a standardowym potencjałem redukcji ogniwa elektrochemicznego. Nazwa równania pochodzi od naukowca Walthera Nernsta. I został opracowany przy użyciu innych czynników wpływających na reakcje utleniania i redukcji elektrochemicznej, takich jak temperatura i aktywność chemiczna związków chemicznych ulegających utlenianiu i redukcji.

Wyprowadzając równanie Nernsta, musimy wziąć pod uwagę standardowe zmiany w energii swobodnej Gibbsa, które są związane z transformacjami elektrochemicznymi zachodzącymi w komórce. Reakcję redukcji ogniwa elektrochemicznego można podać w następujący sposób:

Ox + Z e^-    ⟶ czerwony

Według termodynamiki rzeczywista zmiana energii swobodnej reakcji wynosi,

E = E_zmniejszenie    -    mi_utlenianie

Jednak energia swobodna Gibbsa (GG) jest powiązana z E (różnica potencjałów) w następujący sposób:

GG = -nFE

Gdzie n jest liczbą elektronów przenoszonych między gatunkami chemicznymi, gdy reakcja postępuje, F jest stałą Faradaya. Jeśli weźmiemy pod uwagę warunki standardowe, równanie wygląda następująco:

ΔG⁰  = -NFE⁰

Możemy powiązać swobodną energię Gibbsa w niestandardowych warunkach z energią Gibbsa standardowych warunków za pomocą następującego równania.

ΔG = GG⁰   +   RTlnQ

Następnie możemy zastąpić powyższe równania tym równaniem standardowym, aby uzyskać równanie Nernsta w następujący sposób:

-nFE = -nFE⁰   +   RTlnQ

Możemy jednak przepisać powyższe równanie, używając wartości stałej Faradaya i R (uniwersalna stała gazu).

E = E⁰   -    (0,0592 VlnQ / n)

Co to jest równanie Goldmana?

Równanie Goldmana jest przydatne w określaniu potencjału zwrotnego w błonie komórkowej w fizjologii błony komórkowej. To równanie zostało nazwane na cześć naukowca Davida E. Goldmana, który opracował równanie. I wywodzi się z równania Nernsta. Równanie Goldmana bierze pod uwagę nierównomierny rozkład jonów przez błonę komórkową oraz różnice w przepuszczalności błony podczas określania tego potencjału odwrotnego. Równanie jest następujące:

Gdzie

• Em jest różnicą potencjałów w błonie komórkowej,
• R jest uniwersalną stałą gazu,
• T jest temperaturą termodynamiczną,
• Z to liczba moli elektronów przenoszonych między gatunkami chemicznymi,
• F jest stałą Faradaya,
• P._{A lub B} oznacza przepuszczalność błony w stosunku do jonu A lub B, oraz
• [A lub B]_ja oznacza stężenie jonu A lub B w błonie komórkowej.

Jaka jest różnica między równaniem Nernsta a równaniem Goldmana?

Równanie Nernsta i równanie Goldmana są wyrażeniami matematycznymi, które można wykorzystać jako pomiary potencjału ogniw elektrochemicznych. Kluczowa różnica między równaniem Nernsta a równaniem Goldmana polega na tym, że równanie Nernsta opisuje zależność między potencjałem redukcji a standardowym potencjałem elektrody, podczas gdy równanie Goldmana jest pochodną równania Nernsta i opisuje potencjał odwrócenia na błonie komórkowej.

Poniższa infografika podsumowuje różnicę między równaniem Nernsta a równaniem Goldmana.

Podsumowanie - Równanie Nernsta a równanie Goldmana

Równanie Nernsta i równanie Goldmana są wyrażeniami matematycznymi, które można wykorzystać jako pomiary potencjału ogniw elektrochemicznych. Kluczowa różnica między równaniem Nernsta a równaniem Goldmana polega na tym, że równanie Nernsta opisuje zależność między potencjałem redukcji a standardowym potencjałem elektrody, ale równanie Goldmana jest pochodną równania Nernsta i opisuje potencjał odwrócenia na błonie komórkowej.

Odniesienie:

1. „Równanie Nernsta”. Chemia LibreTexts, Libretexts, 5 czerwca 2019 r., Dostępne tutaj.

Zdjęcie dzięki uprzejmości:

1. „ElectrochemCell” Alksub z angielskiej Wikipedii (CC BY-SA 3.0) przez Commons Wikimedia