სხვაობა ნერნსტის განტოლებასა და გოლდმანის განტოლებას შორის

2024 ავტორი: Alex Aldridge | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 13:43

ნერნსტის განტოლებასა და გოლდმანის განტოლებას შორის მთავარი განსხვავება ისაა, რომ ნერნსტის განტოლება აღწერს კავშირს შემცირების პოტენციალსა და სტანდარტულ ელექტროდის პოტენციალს შორის, ხოლო გოლდმანის განტოლება არის ნერნსტის განტოლების წარმოებული და აღწერს შებრუნების პოტენციალს უჯრედის მემბრანაში.

ელექტროქიმიური უჯრედი არის ელექტრული მოწყობილობა, რომელსაც შეუძლია ელექტროენერგიის გამომუშავება ქიმიური რეაქციების ქიმიური ენერგიის გამოყენებით. ან ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ეს მოწყობილობები ქიმიური რეაქციების დასახმარებლად ელექტროენერგიიდან საჭირო ენერგიის მიწოდების გზით. ელექტროქიმიური უჯრედის შემცირების პოტენციალი განსაზღვრავს უჯრედის ელექტროენერგიის გამომუშავების უნარს.

რა არის ნერნსტის განტოლება?

Nernst განტოლება არის მათემატიკური გამოხატულება, რომელიც იძლევა კავშირის შემცირების პოტენციალსა და ელექტროქიმიური უჯრედის შემცირების სტანდარტულ პოტენციალს შორის. განტოლებას მეცნიერის ვალტერ ნერნსტის სახელი ეწოდა. და, იგი შეიქმნა სხვა ფაქტორების გამოყენებით, რომლებიც გავლენას ახდენენ ელექტროქიმიურ დაჟანგვისა და შემცირების რეაქციებზე, როგორიცაა ტემპერატურა და ქიმიური სახეობების ქიმიური აქტივობა, რომლებიც განიცდიან დაჟანგვას და რედუქციას.

ნერნსტის განტოლების გამოყვანისას, ჩვენ უნდა გავითვალისწინოთ გიბსის თავისუფალი ენერგიის სტანდარტული ცვლილებები, რაც დაკავშირებულია უჯრედში მომხდარ ელექტროქიმიურ გარდაქმნებთან. ელექტროქიმიური უჯრედის შემცირების რეაქცია შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად:

Ox + z e^{– ⟶ წითელი}

თერმოდინამიკის მიხედვით, რეაქციის ფაქტობრივი თავისუფალი ენერგიის ცვლილება არის, E=E_{შემცირება} – E_{დაჟანგვა}

თუმცა, გიბსის თავისუფალი ენერგია (ΔG) დაკავშირებულია 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=ΔG^{0 + RTlnQ}

შემდეგ, ჩვენ შეგვიძლია ჩავანაცვლოთ ზემოაღნიშნული განტოლებები ამ სტანდარტულ განტოლებაში, რათა მივიღოთ ნერნსტის განტოლება შემდეგნაირად:

-nFE=-nFE^{0 + RTlnQ}

თუმცა, ჩვენ შეგვიძლია გადავიწეროთ ზემოაღნიშნული განტოლება ფარადეის მუდმივისა და R (უნივერსალური აირის მუდმივი) მნიშვნელობების გამოყენებით.

E=E^{0 – (0.0592VlnQ/n)}

რა არის გოლდმანის განტოლება?

გოლდმანის განტოლება სასარგებლოა უჯრედის მემბრანის საპირისპირო პოტენციალის დასადგენად უჯრედის მემბრანის ფიზიოლოგიაში. ამ განტოლებას ეწოდა მეცნიერის დევიდ ე. გოლდმანის სახელი, რომელმაც შექმნა განტოლება. და ის მიღებული იყო ნერნსტის განტოლებიდან. გოლდმანის განტოლება ითვალისწინებს იონების არათანაბარ განაწილებას უჯრედის მემბრანაში და მემბრანის გამტარიანობის განსხვავებებს ამ საპირისპირო პოტენციალის განსაზღვრისას. განტოლება ასეთია:

სად

• Em არის პოტენციური განსხვავება უჯრედის მემბრანაში,
• R არის უნივერსალური გაზის მუდმივი,
• T არის თერმოდინამიკური ტემპერატურა,
• Z არის ელექტრონების მოლის რაოდენობა, რომელიც გადადის ქიმიურ სახეობებს შორის,
• F არის ფარადეის მუდმივი,
• P_{A ან B არის მემბრანის გამტარიანობა A ან B იონის მიმართ და}
• [A ან B]_{i არის A ან B იონის კონცენტრაცია უჯრედის მემბრანაში.}

რა განსხვავებაა ნერნსტის განტოლებასა და გოლდმანის განტოლებას შორის?

ნერნსტის განტოლება და გოლდმანის განტოლება არის მათემატიკური გამონათქვამები, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ელექტროქიმიური უჯრედების პოტენციალის საზომად. ნერნსტის განტოლებასა და გოლდმანის განტოლებას შორის მთავარი განსხვავებაა ის, რომ ნერნსტის განტოლება აღწერს კავშირს შემცირების პოტენციალსა და სტანდარტულ ელექტროდის პოტენციალს შორის, ხოლო გოლდმანის განტოლება არის ნერნსტის განტოლების წარმოებული და აღწერს შებრუნების პოტენციალს უჯრედის მემბრანის გასწვრივ.

ქვემოთ მოცემული ინფოგრაფიკა აჯამებს განსხვავებას ნერნსტის განტოლებასა და გოლდმანის განტოლებას შორის.

შეჯამება – ნერნსტის განტოლება გოლდმანის განტოლების წინააღმდეგ

ნერნსტის განტოლება და გოლდმანის განტოლება არის მათემატიკური გამონათქვამები, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ელექტროქიმიური უჯრედების პოტენციალის საზომად. ნერნსტის განტოლებასა და გოლდმანის განტოლებას შორის მთავარი განსხვავება ისაა, რომ ნერნსტის განტოლება აღწერს კავშირს შემცირების პოტენციალსა და სტანდარტულ ელექტროდის პოტენციალს შორის, მაგრამ გოლდმანის განტოლება არის ნერნსტის განტოლების წარმოებული და აღწერს შებრუნების პოტენციალს უჯრედის მემბრანაზე.