Ключевое различие между потенциалом Нернста и дзета-потенциалом заключается в том, что потенциал Нернста дается для биологической клетки или электрохимической ячейки, тогда как дзета-потенциал дается для коллоидной дисперсии.
Потенциал Нернста и дзета-потенциал - это термины физической химии, которые описывают разность потенциалов между чем-то, например. клеточная мембрана, электрохимическая ячейка, мембрана дисперсной частицы в дисперсионной среде и др.
Что такое потенциал Нернста?
Потенциал Нернста или реверсивный потенциал - это потенциал через клеточную мембрану, который противодействует чистой диффузии определенного иона через мембрану. Поэтому этот термин имеет приложения в биохимии. Мы можем определить потенциал Нернста по соотношению концентраций этого конкретного иона (который пытается пройти через клеточную мембрану) внутри клетки и вне клетки. Однако этот термин также используется в электрохимии, в отношении электрохимических элементов. Уравнение, которое используется для определения потенциала Нернста, называется уравнением Нернста.
Уравнение Нернста можно описать как математическое выражение, которое дает связь между восстановительным потенциалом и стандартным восстановительным потенциалом электрохимической ячейки. Это уравнение было названо в честь ученого Вальтера Нернста. Кроме того, это уравнение было разработано с использованием других факторов, влияющих на реакции электрохимического окисления и восстановления, таких как температура и химическая активность химических соединений, которые подвергаются окислению и восстановлению.
Для получения уравнения Нернста необходимо рассмотреть стандартные изменения свободной энергии Гиббса, связанные с электрохимическими превращениями, происходящими в клетке. Реакция восстановления электрохимической ячейки может быть представлена следующим образом:
Ox + z e– ⟶ Красный
В термодинамике фактическое изменение свободной энергии реакции равно
E=Eвосстановление – Eокисление
Мы можем связать свободную энергию Гиббса (ΔG) с E (разностью потенциалов) следующим образом:
ΔG=-nFE
Где n - число электронов, передаваемых между химическими частицами при протекании реакции, F - постоянная Фарадея. Если рассматривать 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 приведенные выше уравнения в это стандартное уравнение, чтобы получить следующее уравнение Нернста:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
Тогда уравнение Нернста имеет следующий вид:
E=E0 – (RTlnQ/nF)
Что такое Зета-потенциал?
Дзета-потенциал представляет собой электрокинетический потенциал коллоидной дисперсии. Этот термин происходит от греческой буквы «зета». Обычно мы называем этот электрокинетический потенциал дзета-потенциалом. Другими словами, дзета-потенциал представляет собой разность потенциалов между дисперсионной средой и неподвижным слоем жидкости, присоединенным к диспергированной частице коллоидной дисперсии. Это означает, что термин дзета-потенциал дает нам представление о заряде, присутствующем на поверхности частицы. Мы можем распознать два типа дзета-потенциала: положительный и отрицательный дзета-потенциал. Далее, этот потенциал и есть то, что мы измеряем как скорость частиц в постоянном токе. электрическое поле.
Рисунок 01: Частица в коллоидной суспензии
Среди двух типов положительный дзета-потенциал указывает на то, что диспергированные частицы в суспензии, в которой мы измеряем дзета-потенциал, имеют положительный заряд. Более того, когда мы рассматриваем значения, нет существенной разницы между положительным и отрицательным дзета-потенциалом.
С другой стороны, отрицательный дзета-потенциал указывает на то, что диспергированные частицы в суспензии, в которой мы измеряем дзета-потенциал, имеют отрицательный заряд; таким образом, заряд дисперсных частиц отрицательный.
В чем разница между потенциалом Нернста и потенциалом Зета?
Потенциал Нернста и дзета-потенциал используются в физической химии. Ключевое различие между потенциалом Нернста и дзета-потенциалом заключается в том, что потенциал Нернста дается для биологической клетки или электрохимической ячейки, тогда как дзета-потенциал дается для коллоидной дисперсии.
Ниже на инфографике показано больше различий между потенциалом Нернста и потенциалом Зета.
Резюме – Потенциал Нернста против Потенциала Зета
Термины потенциал Нернста и дзета-потенциал используются в физической химии. Ключевое различие между потенциалом Нернста и дзета-потенциалом заключается в том, что потенциал Нернста дается для биологической клетки или электрохимической ячейки, тогда как дзета-потенциал дается для коллоидной дисперсии.
