Nernst-potentiaalin ja Zeta-potentiaalin välinen ero

2024 Kirjoittaja: Alex Aldridge | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 13:38

Avainero Nernst-potentiaalin ja Zeta-potentiaalin välillä on, että Nernst-potentiaali on annettu biologiselle kennolle tai sähkökemialliselle kennolle, kun taas zeta-potentiaali annetaan kolloidiselle dispersiolle.

Nernst-potentiaali ja zetapotentiaali ovat fysikaalisen kemian termejä, jotka kuvaavat potentiaalieroa jonkin, esim. solukalvo, sähkökemiallinen kenno, dispergoituneen hiukkasen kalvo dispersioväliaineessa jne.

Mikä on Nernst-potentiaali?

Nernst-potentiaali tai käänteispotentiaali on potentiaali solukalvon läpi, joka vastustaa tietyn ionin nettodiffuusiota kalvon läpi. Siksi tällä termillä on sovelluksia biokemiassa. Voimme määrittää Nernst-potentiaalin sen tietyn ionin (joka yrittää kulkea solukalvon läpi) pitoisuuksien suhteella solun sisällä ja sen ulkopuolella. Tätä termiä käytetään kuitenkin myös sähkökemiassa sähkökemiallisten kennojen os alta. Yhtälöä, jota käytetään määrittämään Nernst-potentiaali, kutsutaan Nernst-yhtälöksi.

Nernst-yhtälö voidaan kuvata matemaattisena lausekkeena, joka antaa suhteen pelkistyspotentiaalin ja sähkökemiallisen kennon standardin pelkistyspotentiaalin välillä. Tämä yhtälö on nimetty tiedemies W alther Nernstin mukaan. Lisäksi tämä yhtälö on kehitetty käyttämällä muita sähkökemiallisiin hapetus- ja pelkistysreaktioihin vaikuttavia tekijöitä, kuten lämpötilaa ja kemiallisten lajien kemiallista aktiivisuutta, jotka läpikäyvät hapettumisen ja pelkistyksen.

Nernst-yhtälön saamiseksi meidän on otettava huomioon Gibbsin vapaan energian standardimuutokset, jotka liittyvät solussa tapahtuviin sähkökemiallisiin muutoksiin. Sähkökemiallisen kennon pelkistysreaktio voidaan antaa seuraavasti:

Ox + z e^{– ⟶ Punainen}

Termodynamiikassa reaktion todellinen vapaaenergian muutos on

E=E_pelkistys – E_hapetus

Voimme suhteuttaa Gibbsin vapaan energian (ΔG) E:hen (potentiaaliero) seuraavasti:

ΔG=-nFE

Missä n on kemiallisten lajien välillä reaktion edetessä siirtyneiden elektronien lukumäärä, F on Faradayn vakio. Jos otamme huomioon vakioehdot, yhtälö on seuraava:

ΔG⁰=-nFE⁰

Voimme suhteuttaa epästandardien olosuhteiden Gibbsin vapaan energian standardiolosuhteiden Gibbsin energiaan seuraavan yhtälön avulla.

ΔG=ΔG^{0 + RTlnQ}

Sitten voimme korvata yllä olevat yhtälöt tähän vakioyhtälöön saadakseen Nernst-yhtälön seuraavasti:

-nFE=-nFE^{0 + RTlnQ}

Sitten Nernst-yhtälö on seuraava:

E=E^{0 – (RTlnQ/nF)}

Mikä on Zeta-potentiaali?

Zeta-potentiaali on kolloidisen dispersion elektrokineettinen potentiaali. Tämä termi tulee kreikkalaisesta kirjaimesta "zeta". Yleisesti kutsumme tätä elektrokineettistä potentiaalia zeta-potentiaaliksi. Toisin sanoen zeta-potentiaali on potentiaaliero dispersioväliaineen ja kolloidisen dispersion dispergoituun hiukkaseen kiinnittyneen nesteen stationaarisen kerroksen välillä. Tämä tarkoittaa, että termi zeta-potentiaali antaa meille viitteen hiukkasen pinnalla olevasta varauksesta. Voimme tunnistaa kahdenlaisia zetapotentiaalia: positiivisen ja negatiivisen zetapotentiaalin. Lisäksi tämä potentiaali on se, mitä mitataan hiukkasten nopeudena tasavirrassa. sähkökenttä.

Kuva 01: Partikkeli kolloidisessa suspensiossa

Kahdesta tyypistä positiivinen zetapotentiaali osoittaa, että dispergoituneilla hiukkasilla suspensiossa, jossa mitataan zetapotentiaalia, on positiivinen varaus. Lisäksi kun tarkastelemme arvoja, positiivisen ja negatiivisen zeta-potentiaalin välillä ei ole merkittävää eroa.

Toisa alta negatiivinen zetapotentiaali osoittaa, että dispergoituneilla hiukkasilla suspensiossa, jossa mitataan zetapotentiaalia, on negatiivinen varaus; siten dispergoituneiden hiukkasten varaus on negatiivinen.

Mitä eroa Nernst-potentiaalilla ja Zeta-potentiaalilla on?

Nernst-potentiaalia ja zetapotentiaalia käytetään fysikaalisessa kemiassa. Keskeinen ero Nernst-potentiaalin ja Zeta-potentiaalin välillä on, että Nernst-potentiaali on annettu biologiselle kennolle tai sähkökemialliselle kennolle, kun taas zeta-potentiaali annetaan kolloidiselle dispersiolle.

Alla infografiikka näyttää enemmän eroja Nernst-potentiaalin ja Zeta-potentiaalin välillä.

Yhteenveto – Nernst Potential vs Zeta Potential

Fysikaalisessa kemiassa käytetään termejä Nernst-potentiaali ja zeta-potentiaali. Keskeinen ero Nernst-potentiaalin ja Zeta-potentiaalin välillä on, että Nernst-potentiaali on annettu biologiselle kennolle tai sähkökemialliselle kennolle, kun taas zeta-potentiaali annetaan kolloidiselle dispersiolle.