Forskellen mellem Nernst ligning og Goldman ligning

Det vigtigste forskel mellem Nernst ligning og Goldman ligning er det Nernst-ligningen beskriver forholdet mellem reduktionspotentiale og standardelektrodepotentiale, hvorimod Goldman-ligningen er et derivat af Nernst-ligningen og beskriver reverseringspotentialet over en cellemembran.

En elektrokemisk celle er en elektrisk enhed, der kan generere elektricitet ved hjælp af den kemiske energi fra kemiske reaktioner. Ellers kan vi bruge disse enheder til at hjælpe kemiske reaktioner ved at levere den krævede energi fra elektricitet. En elektrokemisk celles reduktionspotentiale bestemmer cellens evne til at producere elektricitet.

INDHOLD

1. Oversigt og nøgleforskel
2. Hvad er Nernst ligning 
3. Hvad er Goldman ligning
4. Sammenligning side ved side - Nernst ligning vs. Goldman ligning i tabelform
5. Resume

Hvad er Nernst Ligning?

Nernst-ligning er et matematisk udtryk, der giver forholdet mellem reduktionspotentiale og standardreduktionspotentialet for en elektrokemisk celle. Ligningen er opkaldt efter videnskabsmanden Walther Nernst. Og det blev udviklet ved hjælp af de andre faktorer, der påvirker de elektrokemiske oxidations- og reduktionsreaktioner, såsom temperatur og kemisk aktivitet af kemiske arter, der gennemgår oxidation og reduktion.

Når vi udleder Nernst-ligningen, må vi overveje standardændringerne i Gibbs-frie energi, der er forbundet med elektrokemiske transformationer, der forekommer i cellen. Reduktionsreaktionen for en elektrokemisk celle kan gives som følger:

Ox + z e^-    ⟶ Rød

I henhold til termodynamik er reaktionens faktiske frie energiændring,

E = E_reduktion    -    E_oxidation

Imidlertid er Gibbs fri energi (ΔG) relateret til E (potentiel forskel) som følger:

ΔG = -nFE

Hvor n er antallet af elektroner, der overføres mellem kemiske arter, når reaktionen skrider frem, er F Faraday-konstanten. Hvis vi overvejer standardbetingelserne, er ligningen som følger:

AG⁰  = -NFE⁰

Vi kan relatere Gibbs-frie energi fra ikke-standardbetingelser med Gibbs-energi fra standardbetingelser via følgende ligning.

ΔG = ΔG⁰   +   RTlnQ

Derefter kan vi erstatte ovennævnte ligninger i denne standard ligning for at få Nernst ligningen som følger:

-nFE = -nFE⁰   +   RTlnQ

Vi kan imidlertid omskrive ovennævnte ligning ved hjælp af værdierne for Faraday-konstant og R (universal gaskonstant).

E = E⁰   -    (0.0592VlnQ / n)

Hvad er Goldman Equation?

Goldman-ligning er nyttig til bestemmelse af det omvendte potentiale på tværs af en cellemembran i cellemembranfysiologi. Denne ligning blev opkaldt efter videnskabsmanden David E. Goldman, der udviklede ligningen. Og det blev afledt af Nernst-ligningen. Goldman-ligningen tager den ujævne fordeling af ioner over cellemembranen og forskelle i membranpermeabilitet med i betragtning ved bestemmelse af dette omvendte potentiale. Ligningen er som følger:

Hvor

• Em er den potentielle forskel på tværs af cellemembranen,
• R er den universelle gaskonstant,
• T er den termodynamiske temperatur,
• Z er antallet af mol elektroner, der overføres mellem kemiske arter,
• F er Faraday-konstanten,
• P_{A eller B} er permeabiliteten af ​​membranen mod A eller B-ion, og
• [A eller B]_jeg er koncentrationen af ​​A eller B-ion inde i cellemembranen.

Hvad er forskellen mellem Nernst ligning og Goldman ligning?

Nernst-ligningen og Goldman-ligningen er matematiske udtryk, der kan bruges som måling af elektrokemiske cellers potentiale. Den vigtigste forskel mellem Nernst-ligningen og Goldman-ligningen er, at Nernst-ligningen beskriver forholdet mellem reduktionspotentiale og standardelektrodepotentialet, mens Goldman-ligningen er et derivat af Nernst-ligningen og beskriver reverseringspotentialet over en cellemembran.

Nedenstående infografik opsummerer forskellen mellem Nernst-ligningen og Goldman-ligningen.

Resume - Nernst Equation vs Goldman Equation

Nernst-ligningen og Goldman-ligningen er matematiske udtryk, der kan bruges som måling af elektrokemiske cellers potentiale. Den vigtigste forskel mellem Nernst-ligningen og Goldman-ligningen er, at Nernst-ligningen beskriver forholdet mellem reduktionspotentiale og standardelektrodepotentialet, men Goldman-ligningen er et derivat af Nernst-ligningen og beskriver reverseringspotentialet over en cellemembran.

Reference:

1. "Nernst ligning." Kemi LibreTexts, Libretexts, 5. juni 2019, tilgængelig her.

Billede høflighed:

1. “ElectrochemCell” af Alksub på den engelske Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia