Ключевое различие между уравнением Нернста и уравнением Гольдмана заключается в том, что уравнение Нернста описывает связь между восстановительным потенциалом и потенциалом стандартного электрода, тогда как уравнение Гольдмана является производной уравнения Нернста и описывает реверсивный потенциал на клеточной мембране.
Электрохимическая ячейка представляет собой электрическое устройство, которое может генерировать электричество, используя химическую энергию химических реакций. Или же мы можем использовать эти устройства, чтобы способствовать химическим реакциям, обеспечивая необходимую энергию от электричества. Восстановительный потенциал гальванического элемента определяет способность элемента производить электричество.
Что такое уравнение Нернста?
Уравнение Нернста - это математическое выражение, которое дает взаимосвязь между восстановительным потенциалом и стандартным восстановительным потенциалом 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 соединений, которые подвергаются окислению и восстановлению.
При выводе уравнения Нернста приходится учитывать 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
Согласно термодинамике, фактическое изменение свободной энергии реакции составляет, E=Eвосстановление – Eокисление
Однако свободная энергия Гиббса (ΔG) связана 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
Однако мы можем переписать приведенное выше уравнение, используя значения постоянной Фарадея и R (универсальная газовая постоянная).
E=E0 – (0,0592VlnQ/n)
Что такое уравнение Голдмана?
Уравнение Гольдмана полезно для определения обратного потенциала через клеточную мембрану в физиологии клеточной мембраны. Это уравнение было названо в честь ученого Дэвида Э. Голдмана, который его разработал. И это было получено из уравнения Нернста. Уравнение Гольдмана учитывает неравномерное распределение ионов через клеточную мембрану и различия в проницаемости мембран при определении этого обратного потенциала. Уравнение выглядит следующим образом:
Где
- Em – разность потенциалов на клеточной мембране,
- R – универсальная газовая постоянная,
- T – термодинамическая температура,
- Z - количество молей электронов, которые передаются между химическими соединениями,
- F – постоянная Фарадея,
- PA или B - проницаемость мембраны по отношению к ионам A или B, а
- [A или B]i - концентрация ионов A или B внутри клеточной мембраны.
В чем разница между уравнением Нернста и уравнением Голдмана?
Уравнение Нернста и уравнение Гольдмана представляют собой математические выражения, которые можно использовать для измерения потенциала электрохимических элементов. Ключевое различие между уравнением Нернста и уравнением Гольдмана заключается в том, что уравнение Нернста описывает связь между восстановительным потенциалом и потенциалом стандартного электрода, тогда как уравнение Гольдмана является производной уравнения Нернста и описывает реверсивный потенциал на клеточной мембране.
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 можно использовать для измерения потенциала электрохимических элементов. Ключевое различие между уравнением Нернста и уравнением Гольдмана заключается в том, что уравнение Нернста описывает связь между восстановительным потенциалом и потенциалом стандартного электрода, а уравнение Гольдмана является производной уравнения Нернста и описывает реверсивный потенциал через клеточную мембрану.
