Razlika med enačbo Nernsta in Goldmanove enačbe

The ključna razlika med Nernstovo enačbo in Goldmanovo enačbo je to Nernstova enačba opisuje razmerje med redukcijskim potencialom in standardnim potencialom elektrod, medtem ko je Goldmanova enačba izpeljanka Nernstove enačbe in opisuje obratni potencial čez celično membrano.

Elektrokemična celica je električna naprava, ki lahko proizvaja električno energijo s pomočjo kemične energije kemičnih reakcij. Lahko pa uporabimo te naprave za pomoč pri kemičnih reakcijah z zagotavljanjem potrebne energije iz električne energije. Zmanjševalni potencial elektrokemične celice določa sposobnost celice, da proizvaja električno energijo.

VSEBINA

1. Pregled in ključne razlike
2. Kaj je Nernstova enačba 
3. Kaj je Goldmanova enačba
4. Primerjalna primerjava - enačba Nernst proti Goldmanovi enačbi v tabeli
5. Povzetek

Kaj je Nernstova enačba?

Nernstova enačba je matematični izraz, ki daje razmerje med redukcijskim potencialom in standardnim redukcijskim potencialom elektrokemične celice. Enačba je poimenovana po znanstveniku Waltherju Nernstu. Razvili so ga z uporabo drugih dejavnikov, ki vplivajo na reakcije elektrokemične oksidacije in redukcije, kot sta temperatura in kemijska aktivnost kemičnih vrst, ki so pod oksidacijo in redukcijo.

Pri izpeljavi Nernstove enačbe moramo upoštevati standardne spremembe Gibbsove proste energije, ki so povezane z elektrokemičnimi transformacijami, ki se dogajajo v celici. Reakcija redukcije elektrokemične celice je lahko navedena na naslednji način:

Ox + z e^-    ⟶ Rdeča

Po termodinamiki je dejanska sprememba proste energije reakcije,

E = E_zmanjšanje    -    E_oksidacija

Vendar je Gibbsova prosta energija (ΔG) povezana z E (potencialna razlika), kot sledi:

ΔG = -nFE

Kjer je n število elektronov, ki se med reakcijo napredujejo med kemičnimi vrstami, je F Faradayeva konstanta. Če upoštevamo standardne pogoje, je enačba naslednja:

ΔG⁰  = -NFE⁰

Gibbsovo brezplačno energijo nestandardnih pogojev lahko povežemo z Gibbsovo energijo standardnih pogojev s pomočjo naslednje enačbe.

ΔG = ΔG⁰   +   RTlnQ

Nato lahko zgornje enačbe nadomestimo v to standardno enačbo, da dobimo Nernstovo enačbo na naslednji način:

-nFE = -nFE⁰   +   RTlnQ

Vendar lahko zgornjo enačbo ponovno napišemo z uporabo vrednosti za Faradayevo konstanto in R (univerzalna plinska konstanta).

E = E⁰   -    (0.0592VlnQ / n)

Kaj je Goldmanova enačba?

Goldmanova enačba je uporabna pri določanju obratnega potenciala čez celično membrano v fiziologiji celične membrane. Ta enačba je dobila ime po znanstveniku Davidu E. Goldmanu, ki je enačbo razvil. In izhajalo je iz Nernstove enačbe. Goldmanova enačba upošteva neenakomerno porazdelitev ionov po celični membrani in razlike v prepustnosti membrane pri določanju tega obratnega potenciala. Enačba je naslednja:

Kje

• Em je razlika potencialov po celični membrani,
• R je univerzalna plinska konstanta,
• T je termodinamična temperatura,
• Z je število molov elektronov, ki se prenašajo med kemičnimi vrstami,
• F je Faradayeva konstanta,
• P_{A ali B} je prepustnost membrane za A ali B ion in
• [A ali B]_jaz je koncentracija A ali B iona znotraj celične membrane.

Kakšna je razlika med Nernstovo enačbo in Goldmanovo enačbo?

Nernstova enačba in Goldmanova enačba sta matematična izraza, ki ju lahko uporabimo kot meritve potenciala elektrokemičnih celic. Ključna razlika med Nernstovo enačbo in Goldmanovo enačbo je, da Nernstova enačba opisuje razmerje med redukcijskim potencialom in standardnim potencialom elektrod, medtem ko je Goldmanova enačba izpeljanka Nernstove enačbe in opisuje povratni potencial čez celično membrano.

Spodnja infografija povzema razliko med Nernstovo enačbo in Goldmanovo enačbo.

Povzetek - Nernstova enačba proti Goldmanovi enačbi

Nernstova enačba in Goldmanova enačba sta matematična izraza, ki ju lahko uporabimo kot meritve potenciala elektrokemičnih celic. Ključna razlika med Nernstovo enačbo in Goldmanovo enačbo je, da Nernstova enačba opisuje razmerje med redukcijskim potencialom in standardnim potencialom elektrod, vendar je Goldmanova enačba izpeljanka Nernstove enačbe in opisuje povratni potencial čez celično membrano.

Referenca:

1. "Nernstova enačba." Kemija LibreTexts, Libretexts, 5. junij 2019, na voljo tukaj.

Vljudnost slik:

1. "ElectrochemCell" avtor Alksub na angleški Wikipediji (CC BY-SA 3.0) prek Commons Wikimedia