Տարբերություն Ներնստի և Գոլդմանի հավասարման միջև

2024 Հեղինակ: Alex Aldridge | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 13:41

Ներնստի հավասարման և Գոլդմանի հավասարման հիմնական տարբերությունն այն է, որ Ներնստի հավասարումը նկարագրում է կապը կրճատման ներուժի և ստանդարտ էլեկտրոդի ներուժի միջև, մինչդեռ Գոլդմանի հավասարումը Ներնստի հավասարման ածանցյալն է և նկարագրում է հակադարձ ներուժը բջջային թաղանթում:

Էլեկտրաքիմիական բջիջը էլեկտրական սարք է, որը կարող է արտադրել էլեկտրաէներգիա՝ օգտագործելով քիմիական ռեակցիաների քիմիական էներգիան: Կամ մենք կարող ենք օգտագործել այս սարքերը քիմիական ռեակցիաներին օգնելու համար՝ էլեկտրաէներգիայից անհրաժեշտ էներգիա ապահովելու միջոցով: Էլեկտրաքիմիական բջիջի կրճատման պոտենցիալը որոշում է բջջի էլեկտրաէներգիա արտադրելու ունակությունը:

Ի՞նչ է Ներնստի հավասարումը:

Nernst հավասարումը մաթեմատիկական արտահայտություն է, որը ցույց է տալիս կապը կրճատման ներուժի և էլեկտրաքիմիական բջջի նվազման ստանդարտ ներուժի միջև: Հավասարումն անվանվել է գիտնական Վալթեր Ներնստի անունով։ Եվ այն մշակվել է՝ օգտագործելով էլեկտրաքիմիական օքսիդացման և նվազեցման ռեակցիաների վրա ազդող այլ գործոններ, ինչպիսիք են ջերմաստիճանը և քիմիական տեսակների քիմիական ակտիվությունը, որոնք ենթարկվում են օքսիդացման և նվազեցման:

Ներնստի հավասարումը ստանալիս մենք պետք է հաշվի առնենք Գիբսի ազատ էներգիայի ստանդարտ փոփոխությունները, որոնք կապված են բջիջում տեղի ունեցող էլեկտրաքիմիական փոխակերպումների հետ: Էլեկտրաքիմիական բջիջի վերականգնողական ռեակցիան կարող է տրվել հետևյալ կերպ՝

Ox + z e^{– ⟶ Կարմիր}

Ըստ թերմոդինամիկայի՝ ռեակցիայի իրական ազատ էներգիայի փոփոխությունը կազմում է

E=E_{կրճատում} – E_{օքսիդացում}

Սակայն Գիբսի ազատ էներգիան (ΔG) կապված է E-ի (պոտենցիալ տարբերության) հետ հետևյալ կերպ.

ΔG=-nFE

Որտեղ n-ն էլեկտրոնների քանակն է, որոնք փոխանցվում են քիմիական տեսակների միջև, երբ ռեակցիան առաջ է ընթանում, F-ը Ֆարադեյի հաստատունն է: Եթե դիտարկենք ստանդարտ պայմանները, ապա հավասարումը հետևյալն է.

ΔG⁰=-nFE⁰

Մենք կարող ենք կապել ոչ ստանդարտ պայմանների Գիբսի ազատ էներգիան ստանդարտ պայմանների Գիբսի էներգիայի հետ հետևյալ հավասարման միջոցով:

ΔG=ΔG^{0 + RTlnQ}

Այնուհետև մենք կարող ենք փոխարինել վերը նշված հավասարումները այս ստանդարտ հավասարման մեջ՝ ստանալով Ներնստի հավասարումը հետևյալ կերպ.

-nFE=-nFE^{0 + RTlnQ}

Սակայն մենք կարող ենք վերաշարադրել վերը նշված հավասարումը՝ օգտագործելով Ֆարադեյի հաստատունի և R-ի արժեքները (համընդհանուր գազի հաստատուն):

E=E^{0 – (0.0592VlnQ/n)}

Ի՞նչ է Գոլդմանի հավասարումը:

Գոլդմանի հավասարումը օգտակար է բջջային մեմբրանի վրայով հակադարձ պոտենցիալը որոշելու համար բջջային թաղանթների ֆիզիոլոգիայում: Այս հավասարումը կոչվել է գիտնական Դեյվիդ Է. Գոլդմանի անունով, ով մշակել է հավասարումը: Եվ, այն ստացվել է Ներնստի հավասարումից: Գոլդմանի հավասարումը հաշվի է առնում իոնների անհավասար բաշխումը բջջի մեմբրանի միջով և մեմբրանի թափանցելիության տարբերությունները՝ այս հակադարձ պոտենցիալը որոշելիս: Հավասարումը հետևյալն է.

Որտեղ

• Em-ը բջջային թաղանթի պոտենցիալ տարբերությունն է,
• R-ը գազի համընդհանուր հաստատունն է,
• T-ը թերմոդինամիկական ջերմաստիճանն է,
• Z-ը էլեկտրոնների մոլերի թիվն է, որոնք փոխանցվում են քիմիական տեսակների միջև,
• F-ը Ֆարադայի հաստատունն է,
• P_{A կամ B թաղանթի թափանցելիությունն է դեպի A կամ B իոն, և}
• [A կամ B]_{i-ը բջջային թաղանթի ներսում A կամ B իոնի կոնցենտրացիան է:}

Ո՞րն է տարբերությունը Ներնստի և Գոլդմանի հավասարման միջև:

Ներնստի հավասարումը և Գոլդմանի հավասարումը մաթեմատիկական արտահայտություններ են, որոնք կարող են օգտագործվել որպես էլեկտրաքիմիական բջիջների ներուժի չափումներ: Nernst հավասարման և Goldman հավասարման հիմնական տարբերությունն այն է, որ Nernst հավասարումը նկարագրում է կապը կրճատման ներուժի և ստանդարտ էլեկտրոդի ներուժի միջև, մինչդեռ Գոլդմանի հավասարումը Nernst հավասարման ածանցյալն է և նկարագրում է հակադարձ ներուժը բջջային մեմբրանի վրա:

Ստորև բերված ինֆոգրաֆիկան ամփոփում է Ներնստի և Գոլդմանի հավասարման միջև եղած տարբերությունը:

Ամփոփում – Ներնստի հավասարումն ընդդեմ Գոլդմանի հավասարման

Ներնստի հավասարումը և Գոլդմանի հավասարումը մաթեմատիկական արտահայտություններ են, որոնք կարող են օգտագործվել որպես էլեկտրաքիմիական բջիջների ներուժի չափումներ: Ներնստի հավասարման և Գոլդմանի հավասարման միջև հիմնական տարբերությունն այն է, որ Ներնստի հավասարումը նկարագրում է կապը կրճատման ներուժի և ստանդարտ էլեկտրոդի ներուժի միջև, սակայն Գոլդմանի հավասարումը Ներնստի հավասարման ածանցյալն է և նկարագրում է հակադարձ ներուժը բջջային թաղանթում: