Разлика между уравнението на Нернст и уравнението на Голдман

Най- ключова разлика между уравнението на Нернст и уравнението на Голдман е това уравнението на Нернст описва връзката между редукционния потенциал и стандартния потенциал на електрода, докато уравнението на Голдман е производно на уравнението на Нернст и описва потенциала на обръщане в клетъчната мембрана.

Електрохимичната клетка е електрическо устройство, което може да генерира електричество, използвайки химическата енергия на химичните реакции. Или иначе можем да използваме тези устройства за подпомагане на химичните реакции чрез осигуряване на необходимата енергия от електричество. Редукционният потенциал на една електрохимична клетка определя способността на клетката да произвежда електричество.

СЪДЪРЖАНИЕ

1. Преглед и ключова разлика
2. Какво е уравнение на Нернст 
3. Какво е уравнение на Голдман
4. Паралелно сравнение - уравнение на Нернст срещу уравнение на Голдман в таблична форма
5. Резюме

Какво е уравнение на Nernst?

Уравнението на Нернст е математически израз, който дава връзката между редукционния потенциал и стандартния редукционен потенциал на електрохимична клетка. Уравнението е кръстено на учения Уолтър Нернст. И той е разработен с помощта на другите фактори, влияещи върху реакциите на електрохимично окисляване и редукция, като температура и химическа активност на химически видове, които са подложени на окисляване и редукция.

Когато извеждаме уравнението на Нернст, трябва да вземем предвид стандартните промени в свободната енергия на Гибс, които са свързани с електрохимични трансформации, които се случват в клетката. Реакцията на редукция на електрохимична клетка може да бъде дадена по следния начин:

Ox + z e^-    ⟶ Червено

Според термодинамиката действителната промяна на свободната енергия на реакцията е,

E = E_{намаление}    -    E_{окисляване}

Въпреки това, свободната енергия на Gibbs (ΔG) е свързана с E (разликата в потенциала), както следва:

ΔG = -nFE

Където n е броят на електроните, прехвърлени между химичните видове, когато реакцията протича, F е константата на Фарадей. Ако вземем предвид стандартните условия, тогава уравнението е следното:

ΔG⁰  = -NFE⁰

Можем да свържем свободната енергия на Gibbs на нестандартните условия с енергията на Gibbs на стандартните условия чрез следното уравнение.

ΔG = ΔG⁰   +   RTlnQ

Тогава можем да заместим горните уравнения в това стандартно уравнение, за да получим уравнението на Нернст, както следва:

-nFE = -nFE⁰   +   RTlnQ

Въпреки това, можем да пренапишем горното уравнение, използвайки стойностите за константа на Фарадей и R (универсална газова константа).

E = E⁰   -    (0.0592VlnQ / п)

Какво е уравнение на Голдман?

Уравнението на Голдман е полезно за определяне на обратния потенциал през клетъчната мембрана във физиологията на клетъчната мембрана. Това уравнение е кръстено на учения Дейвид Е. Голдман, който е разработил уравнението. И тя е получена от уравнението на Нернст. Уравнението на Голдман взема предвид неравномерното разпределение на йони по клетъчната мембрана и разликите в пропускливостта на мембраната при определяне на този обратен потенциал. Уравнението е следното:

Където

• Em е разликата в потенциала на клетъчната мембрана,
• R е универсалната газова константа,
• Т е термодинамичната температура,
• Z е броят на молите електрони, които се прехвърлят между химични видове,
• F е константата на Фарадей,
• P_{A или B} е проницаемостта на мембраната към А или В йон и
• [A или B]_аз е концентрацията на А или В йон вътре в клетъчната мембрана.

Каква е разликата между уравнението на Нернст и уравнението на Голдман?

Уравнението на Нернст и уравнението на Голдман са математически изрази, които могат да се използват като измерване на потенциала на електрохимичните клетки. Ключовата разлика между уравнението на Нернст и уравнението на Голдман е, че уравнението на Нернст описва връзката между редукционния потенциал и стандартния потенциал на електрода, докато уравнението на Голдман е производно на уравнението на Нернст и описва потенциала на обръщане в клетъчната мембрана.

Инфографиката по-долу обобщава разликата между уравнението на Нернст и уравнението на Голдман.

Обобщение - уравнение на Нернст срещу уравнение на Голдман

Уравнението на Нернст и уравнението на Голдман са математически изрази, които могат да се използват като измерване на потенциала на електрохимичните клетки. Ключовата разлика между уравнението на Нернст и уравнението на Голдман е, че уравнението на Нернст описва връзката между редукционния потенциал и стандартния потенциал на електрода, но уравнението на Голдман е производно на уравнението на Нернст и описва потенциала на обръщане в клетъчната мембрана.

справка:

1. "Уравнение на Нернст." Химия LibreTexts, Libretexts, 5 юни 2019 г., налични тук.

С любезност на изображенията:

1. “ElectrochemCell” от Alksub от английската Уикипедия (CC BY-SA 3.0) през Wikimedia на Commons