ნერნსტის პოტენციალსა და ზეტა პოტენციალს შორის მთავარი განსხვავება ისაა, რომ ნერნსტის პოტენციალი მოცემულია ბიოლოგიურ უჯრედს ან ელექტროქიმიურ უჯრედს, ხოლო ზეტა პოტენციალი მოცემულია კოლოიდური დისპერსიისთვის.
ნერნსტ პოტენციალი და ზეტა პოტენციალი არის ტერმინები ფიზიკურ ქიმიაში, რომლებიც აღწერს პოტენციურ განსხვავებას რაღაცას შორის, მაგ. უჯრედის მემბრანა, ელექტროქიმიური უჯრედი, დისპერსიული ნაწილაკების მემბრანა დისპერსიულ გარემოში და ა.შ.
რა არის ნერნსტ პოტენციალი?
Nernst პოტენციალი ან შებრუნების პოტენციალი არის პოტენციალი უჯრედის მემბრანაზე, რომელიც ეწინააღმდეგება მემბრანის მეშვეობით კონკრეტული იონის წმინდა დიფუზიას.ამიტომ, ამ ტერმინს აქვს გამოყენება ბიოქიმიაში. ჩვენ შეგვიძლია განვსაზღვროთ ნერნსტის პოტენციალი ამ სპეციფიკური იონის კონცენტრაციების თანაფარდობით (რომელიც ცდილობს უჯრედის მემბრანაში გავლას) უჯრედის შიგნით და უჯრედის გარეთ. თუმცა, ეს ტერმინი ასევე გამოიყენება ელექტროქიმიაში, ელექტროქიმიურ უჯრედებთან დაკავშირებით. განტოლებას, რომელიც გამოიყენება ნერნსტის პოტენციალის დასადგენად, ეწოდება ნერნსტის განტოლება.
Nernst განტოლება შეიძლება აღწერილი იყოს, როგორც მათემატიკური გამოხატულება, რომელიც იძლევა კავშირის შემცირების პოტენციალსა და ელექტროქიმიური უჯრედის სტანდარტულ შემცირების პოტენციალს შორის. ამ განტოლებას ეწოდა მეცნიერი ვალტერ ნერნსტის სახელი. გარდა ამისა, ეს განტოლება შემუშავდა სხვა ფაქტორების გამოყენებით, რომლებიც გავლენას ახდენენ ელექტროქიმიურ ჟანგვისა და შემცირების რეაქციებზე, როგორიცაა ტემპერატურა და ქიმიური სახეობების ქიმიური აქტივობა, რომლებიც განიცდიან დაჟანგვას და რედუქციას.
ნერნსტის განტოლების მისაღებად, უნდა გავითვალისწინოთ გიბსის თავისუფალი ენერგიის სტანდარტული ცვლილებები, რომლებიც დაკავშირებულია უჯრედში მომხდარ ელექტროქიმიურ გარდაქმნებთან. ელექტროქიმიური უჯრედის შემცირების რეაქცია შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად:
Ox + z e– ⟶ წითელი
თერმოდინამიკაში რეაქციის ფაქტობრივი თავისუფალი ენერგიის ცვლილება არის, E=Eშემცირება – Eდაჟანგვა
გიბსის თავისუფალი ენერგია (ΔG) შეგვიძლია დავაკავშიროთ E-სთან (პოტენციური სხვაობა) შემდეგნაირად:
ΔG=-nFE
სადაც n არის ქიმიურ სახეობებს შორის გადატანილი ელექტრონების რაოდენობა, როდესაც რეაქცია პროგრესირებს, F არის ფარადეის მუდმივა. თუ გავითვალისწინებთ სტანდარტულ პირობებს, მაშინ განტოლება ასეთია:
ΔG0=-nFE0
ჩვენ შეგვიძლია დავაკავშიროთ არასტანდარტული პირობების გიბსის თავისუფალი ენერგია სტანდარტული პირობების გიბსის ენერგიასთან შემდეგი განტოლების მეშვეობით.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
შემდეგ, ჩვენ შეგვიძლია ჩავანაცვლოთ ზემოაღნიშნული განტოლებები ამ სტანდარტულ განტოლებაში, რათა მივიღოთ ნერნსტის განტოლება შემდეგნაირად:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
მაშინ ნერნსტის განტოლება ასეთია:
E=E0 – (RTlnQ/nF)
რა არის ზეტა პოტენციალი?
ზეტა პოტენციალი არის კოლოიდური დისპერსიის ელექტროკინეტიკური პოტენციალი. ეს ტერმინი მომდინარეობს ბერძნული ასოდან "ზეტა". ზოგადად, ჩვენ ვუწოდებთ ამ ელექტროკინეტიკური პოტენციალის ზეტა პოტენციალს. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ზეტა პოტენციალი არის პოტენციური განსხვავება დისპერსიულ გარემოსა და სითხის სტაციონარულ ფენას შორის, რომელიც მიმაგრებულია კოლოიდური დისპერსიის დისპერსიულ ნაწილაკზე. ეს ნიშნავს, რომ ტერმინი ზეტა პოტენციალი გვაძლევს მუხტის მითითებას, რომელიც იმყოფება ნაწილაკების ზედაპირზე. ჩვენ შეგვიძლია ამოვიცნოთ ზეტა პოტენციალის ორი ტიპი: დადებითი და უარყოფითი ზეტა პოტენციალი. გარდა ამისა, ეს პოტენციალი არის ის, რასაც ჩვენ ვზომავთ როგორც ნაწილაკების სიჩქარე d.c. ელექტრული ველი.
სურათი 01: ნაწილაკი კოლოიდურ სუსპენზიაში
ორ ტიპს შორის, დადებითი ზეტა პოტენციალი მიუთითებს, რომ დისპერსიულ ნაწილაკებს სუსპენზიაში, რომელშიც ჩვენ ვზომავთ ზეტა პოტენციალს, აქვთ დადებითი მუხტი. უფრო მეტიც, როდესაც ჩვენ განვიხილავთ მნიშვნელობებს, არ არის მნიშვნელოვანი განსხვავება დადებით და უარყოფით ზეტა პოტენციალს შორის.
მეორეს მხრივ, უარყოფითი ზეტა პოტენციალი მიუთითებს, რომ დისპერსიულ ნაწილაკებს სუსპენზიაში, რომელშიც ჩვენ ვზომავთ ზეტა პოტენციალს, აქვთ უარყოფითი მუხტი; ამრიგად, გაფანტული ნაწილაკების მუხტი უარყოფითია.
რა განსხვავებაა ნერნსტ პოტენციალსა და ზეტა პოტენციალს შორის?
ნერნსტ პოტენციალი და ზეტა პოტენციალი გამოიყენება ფიზიკურ ქიმიაში. ნერნსტის პოტენციალსა და ზეტა პოტენციალს შორის მთავარი განსხვავება ისაა, რომ ნერნსტის პოტენციალი მოცემულია ბიოლოგიურ უჯრედს ან ელექტროქიმიურ უჯრედს, ხოლო ზეტა პოტენციალი მოცემულია კოლოიდური დისპერსიისთვის.
ქვემოთ ინფოგრაფიკა აჩვენებს მეტ განსხვავებას Nernst პოტენციალსა და Zeta პოტენციალს შორის.
შეჯამება – Nernst Potential vs Zeta Potential
ტერმინები ნერნსტ პოტენციალი და ზეტა პოტენციალი გამოიყენება ფიზიკურ ქიმიაში. ნერნსტის პოტენციალსა და ზეტა პოტენციალს შორის მთავარი განსხვავება ისაა, რომ ნერნსტის პოტენციალი მოცემულია ბიოლოგიურ უჯრედს ან ელექტროქიმიურ უჯრედს, ხოლო ზეტა პოტენციალი მოცემულია კოლოიდური დისპერსიისთვის.
