Разница между уравнением Нернста и уравнением Голдмана

ключевое отличие между уравнением Нернста и уравнением Голдмана является то, что уравнение Нернста описывает связь между потенциалом восстановления и потенциалом стандартного электрода, в то время как уравнение Голдмана является производной от уравнения Нернста и описывает потенциал обращения через клеточную мембрану..

Электрохимическая ячейка - это электрическое устройство, которое может генерировать электричество, используя химическую энергию химических реакций. Или же мы можем использовать эти устройства, чтобы помочь химическим реакциям, обеспечивая необходимую энергию от электричества. Потенциал восстановления электрохимического элемента определяет способность элемента вырабатывать электричество..

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое уравнение Нернста 
3. Что такое уравнение Голдмана
4. Сравнение бок о бок - уравнение Нернста и уравнение Голдмана в табличной форме
5. Резюме

Что такое уравнение Нернста?

Уравнение Нернста - это математическое выражение, которое дает взаимосвязь между потенциалом восстановления и стандартным потенциалом восстановления электрохимической ячейки. Уравнение названо в честь ученого Вальтера Нернста. И он был разработан с использованием других факторов, влияющих на реакции электрохимического окисления и восстановления, таких как температура и химическая активность химических веществ, которые подвергаются окислению и восстановлению.

При выводе уравнения Нернста мы должны учитывать стандартные изменения свободной энергии Гиббса, связанные с электрохимическими превращениями, происходящими в клетке. Реакция восстановления электрохимической ячейки может быть дана следующим образом:

Ох + з е^-    ⟶ красный

Согласно термодинамике, фактическое изменение свободной энергии реакции,

E = E_{сокращение}    -    Е_{окисление}

Однако свободная энергия Гиббса (ΔG) связана с E (разностью потенциалов) следующим образом:

ΔG = -nFE

Где n - количество электронов, переносимых между химическими веществами в ходе реакции, F - постоянная Фарадея. Если мы рассмотрим стандартные условия, то уравнение выглядит следующим образом:

ΔG⁰  = -NFE⁰

Мы можем связать свободную энергию Гиббса нестандартных условий с энергией Гиббса стандартных условий с помощью следующего уравнения.

ΔG = ΔG⁰   +   RTlnQ

Затем мы можем подставить вышеуказанные уравнения в это стандартное уравнение, чтобы получить уравнение Нернста следующим образом:

-nFE = -nFE⁰   +   RTlnQ

Однако мы можем переписать приведенное выше уравнение, используя значения для постоянной Фарадея и R (универсальная газовая постоянная).

E = E⁰   -    (0.0592VlnQ / п)

Что такое уравнение Голдмана?

Уравнение Голдмана полезно при определении обратного потенциала через клеточную мембрану в физиологии клеточной мембраны. Это уравнение было названо в честь ученого Дэвида Голдмана, который разработал уравнение. И это было получено из уравнения Нернста. Уравнение Голдмана учитывает неравномерное распределение ионов по клеточной мембране и различия в проницаемости мембраны при определении этого обратного потенциала. Уравнение выглядит следующим образом:

где

• Em - разность потенциалов через клеточную мембрану,
• R - универсальная газовая постоянная,
• Т - термодинамическая температура,
• Z - число молей электронов, которые переносятся между химическими веществами,
• F - постоянная Фарадея,
• п_{А или Б} - проницаемость мембраны для иона A или B, и
• [A или B]_я концентрация иона А или В внутри клеточной мембраны.

В чем разница между уравнением Нернста и уравнением Голдмана?

Уравнение Нернста и уравнение Гольдмана представляют собой математические выражения, которые могут использоваться в качестве измерений потенциала электрохимических ячеек. Ключевое различие между уравнением Нернста и уравнением Голдмана состоит в том, что уравнение Нернста описывает соотношение между потенциалом восстановления и потенциалом стандартного электрода, тогда как уравнение Голдмана является производной уравнения Нернста и описывает потенциал обращения через клеточную мембрану..

Приведенная ниже инфографика суммирует разницу между уравнением Нернста и уравнением Голдмана.

Резюме - уравнение Нернста против уравнения Голдмана

Уравнение Нернста и уравнение Гольдмана представляют собой математические выражения, которые могут использоваться в качестве измерений потенциала электрохимических ячеек. Ключевое различие между уравнением Нернста и уравнением Голдмана состоит в том, что уравнение Нернста описывает соотношение между потенциалом восстановления и потенциалом стандартного электрода, но уравнение Голдмана является производной от уравнения Нернста и описывает потенциал обращения через клеточную мембрану..

Ссылка:

1. «Уравнение Нернста». Химия LibreTexts, Libretexts, 5 июня 2019 года, доступно здесь.

Изображение предоставлено:

1. «ElectrochemCell» от Alksub из английской Википедии (CC BY-SA 3.0) с помощью Commons Wikimedia