Põhiline erinevus Nernsti võrrandi ja Goldmani võrrandi vahel on see, et Nernsti võrrand kirjeldab seost redutseerimispotentsiaali ja standardse elektroodi potentsiaali vahel, samas kui Goldmani võrrand on Nernsti võrrandi tuletis ja kirjeldab ümberpööramispotentsiaali läbi rakumembraani.
Elektrokeemiline element on elektriseade, mis suudab toota elektrit, kasutades keemiliste reaktsioonide keemilist energiat. Või muidu saame neid seadmeid kasutada keemiliste reaktsioonide soodustamiseks, pakkudes vajalikku energiat elektrist. Elektrokeemilise elemendi redutseerimispotentsiaal määrab elemendi võime elektrit toota.
Mis on Nernsti võrrand?
Nernsti võrrand on matemaatiline avaldis, mis annab seose redutseerimispotentsiaali ja elektrokeemilise raku standardse redutseerimispotentsiaali vahel. Võrrand on oma nime saanud teadlase W alther Nernsti järgi. Ja selle väljatöötamisel kasutati teisi elektrokeemilisi oksüdatsiooni- ja redutseerimisreaktsioone mõjutavaid tegureid, näiteks oksüdatsiooni ja redutseerimise läbivate keemiliste liikide temperatuur ja keemiline aktiivsus.
Nernsti võrrandi tuletamisel peame arvestama standardsete muutustega Gibbsi vabas energias, mis on seotud rakus toimuvate elektrokeemiliste transformatsioonidega. Elektrokeemilise raku redutseerimisreaktsiooni saab esitada järgmiselt:
Ox + z e– ⟶ Punane
Vastav alt termodünaamikale on reaktsiooni tegelik vabaenergia muutus
E=Ereduktsioon – Eoksüdatsioon
Kuid Gibbsi vaba energia (ΔG) on seotud E-ga (potentsiaalne erinevus) järgmiselt:
ΔG=-nFE
Kus n on reaktsiooni edenedes keemiliste liikide vahel ülekantud elektronide arv, siis F on Faraday konstant. Kui arvestada standardtingimusi, on võrrand järgmine:
ΔG0=-nFE0
Me saame seostada mittestandardsete tingimuste Gibbsi vaba energia standardtingimuste Gibbsi energiaga järgmise võrrandi abil.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
Seejärel saame asendada ül altoodud võrrandid selle standardvõrrandiga, et saada Nernsti võrrand järgmiselt:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
Samas saame ül altoodud võrrandi ümber kirjutada, kasutades Faraday konstandi ja R (universaalne gaasikonstant) väärtusi.
E=E0 – (0,0592VlnQ/n)
Mis on Goldmani võrrand?
Goldmani võrrand on kasulik rakumembraani läbiva pöördpotentsiaali määramisel rakumembraani füsioloogias. See võrrand sai nime teadlase David E. Goldmani järgi, kes selle võrrandi välja töötas. Ja see tuletati Nernsti võrrandist. Goldmani võrrand võtab selle pöördpotentsiaali määramisel arvesse ioonide ebaühtlast jaotumist rakumembraanis ja membraani läbilaskvuse erinevusi. Võrrand on järgmine:
Kus
- Em on rakumembraani potentsiaalide erinevus,
- R on universaalne gaasikonstant,
- T on termodünaamiline temperatuur,
- Z on keemiliste liikide vahel ülekantavate elektronide moolide arv,
- F on Faraday konstant,
- PA või B on membraani läbilaskvus A- või B-iooni suhtes ja
- [A või B]i on A- või B-iooni kontsentratsioon rakumembraanis.
Mis vahe on Nernsti võrrandil ja Goldmani võrrandil?
Nernsti võrrand ja Goldmani võrrand on matemaatilised avaldised, mida saab kasutada elektrokeemiliste elementide potentsiaali mõõtmiseks. Peamine erinevus Nernsti võrrandi ja Goldmani võrrandi vahel on see, et Nernsti võrrand kirjeldab seost redutseerimispotentsiaali ja standardse elektroodi potentsiaali vahel, samas kui Goldmani võrrand on Nernsti võrrandi tuletis ja kirjeldab ümberpööramispotentsiaali rakumembraanil.
Allpool olev infograafik võtab kokku erinevuse Nernsti võrrandi ja Goldmani võrrandi vahel.
Kokkuvõte – Nernsti võrrand vs Goldmani võrrand
Nernsti võrrand ja Goldmani võrrand on matemaatilised avaldised, mida saab kasutada elektrokeemiliste elementide potentsiaali mõõtmiseks. Peamine erinevus Nernsti võrrandi ja Goldmani võrrandi vahel on see, et Nernsti võrrand kirjeldab seost redutseerimispotentsiaali ja standardse elektroodi potentsiaali vahel, kuid Goldmani võrrand on Nernsti võrrandi tuletis ja kirjeldab ümberpööramispotentsiaali rakumembraanil.
