A legfontosabb különbség a Nernst-egyenlet és a Goldman-egyenlet között az, hogy a Nernst-egyenlet a redukciós potenciál és a standard elektródpotenciál közötti összefüggést írja le, míg a Goldman-egyenlet a Nernst-egyenlet származéka, és leírja a sejtmembránon átívelő megfordulási potenciált.
Az elektrokémiai cella olyan elektromos eszköz, amely a kémiai reakciók kémiai energiájának felhasználásával villamos energiát tud termelni. Vagy használhatjuk ezeket az eszközöket a kémiai reakciók elősegítésére azáltal, hogy villamos energiából biztosítjuk a szükséges energiát. Az elektrokémiai cella redukciós potenciálja határozza meg a cella villamosenergia-termelő képességét.
Mi az a Nernst-egyenlet?
A Nernst-egyenlet egy matematikai kifejezés, amely megadja a kapcsolatot egy elektrokémiai cella redukciós potenciálja és standard redukciós potenciálja között. Az egyenlet W alther Nernst tudósról kapta a nevét. Az elektrokémiai oxidációs és redukciós reakciókat befolyásoló egyéb tényezők, például az oxidáción és redukción átmenő kémiai anyagok hőmérséklete és kémiai aktivitása felhasználásával fejlesztették ki.
A Nernst-egyenlet levezetésénél figyelembe kell vennünk a Gibbs-szabadenergia standard változásait, amelyek a cellában előforduló elektrokémiai átalakulásokhoz kapcsolódnak. Egy elektrokémiai cella redukciós reakciója a következőképpen adható meg:
Ox + z e– ⟶ Piros
A termodinamika szerint a reakció tényleges szabadenergia-változása
E=Eredukció – Eoxidáció
A Gibbs-szabadenergia (ΔG) a következőképpen kapcsolódik az E-hez (potenciálkülönbség):
ΔG=-nFE
Ahol n a reakció előrehaladtával a kémiai fajok között átvitt elektronok száma, F a Faraday-állandó. Ha figyelembe vesszük a standard feltételeket, akkor az egyenlet a következő:
ΔG0=-nFE0
A nem szabványos feltételek Gibbs-szabadenergiáját a standard feltételek Gibbs-energiájával hozhatjuk kapcsolatba a következő egyenlet segítségével.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
Ezután a fenti egyenleteket behelyettesíthetjük ebbe a standard egyenletbe, hogy megkapjuk a Nernst-egyenletet a következőképpen:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
A fenti egyenletet azonban átírhatjuk a Faraday-állandó és az R (univerzális gázállandó) értékeivel.
E=E0 – (0,0592VlnQ/n)
Mi az a Goldman-egyenlet?
A Goldman-egyenlet hasznos a sejtmembránon átívelő fordított potenciál meghatározásában a sejtmembrán fiziológiájában. Ezt az egyenletet David E. Goldman tudósról nevezték el, aki az egyenletet kidolgozta. És a Nernst-egyenletből származtatták. A Goldman-egyenlet ennek a fordított potenciálnak a meghatározásakor figyelembe veszi az ionok egyenetlen eloszlását a sejtmembránon és a membrán permeabilitásának különbségeit. Az egyenlet a következő:
Hol
- Em a potenciálkülönbség a sejtmembránon,
- R az univerzális gázállandó,
- T a termodinamikai hőmérséklet,
- Z a kémiai fajok között átvitt elektronmólok száma,
- F a Faraday állandó,
- PA vagy B a membrán A- vagy B-ionnal szembeni permeabilitása, és
- [A vagy B]i az A vagy B ion koncentrációja a sejtmembránon belül.
Mi a különbség a Nernst-egyenlet és a Goldman-egyenlet között?
A Nernst-egyenlet és a Goldman-egyenlet olyan matematikai kifejezések, amelyek felhasználhatók az elektrokémiai cellák potenciáljának mérésére. A legfontosabb különbség a Nernst-egyenlet és a Goldman-egyenlet között az, hogy a Nernst-egyenlet a redukciós potenciál és a standard elektródpotenciál közötti összefüggést írja le, míg a Goldman-egyenlet a Nernst-egyenlet származéka, és leírja a sejtmembránon keresztüli megfordítási potenciált.
Az alábbi infografika összefoglalja a különbséget a Nernst-egyenlet és a Goldman-egyenlet között.
Összefoglaló – Nernst-egyenlet vs Goldman-egyenlet
A Nernst-egyenlet és a Goldman-egyenlet olyan matematikai kifejezések, amelyek felhasználhatók az elektrokémiai cellák potenciáljának mérésére. A legfontosabb különbség a Nernst-egyenlet és a Goldman-egyenlet között az, hogy a Nernst-egyenlet leírja a redukciós potenciál és a standard elektródpotenciál közötti összefüggést, de a Goldman-egyenlet a Nernst-egyenlet deriváltja, és leírja a sejtmembránon átívelő megfordítási potenciált.
