Avainero Nernst-yhtälön ja Goldman-yhtälön välillä on, että Nernst-yhtälö kuvaa pelkistyspotentiaalin ja standardielektrodipotentiaalin välistä suhdetta, kun taas Goldman-yhtälö on Nernst-yhtälön johdannainen ja kuvaa kääntöpotentiaalia solukalvon poikki.
Sähkökemiallinen kenno on sähkölaite, joka voi tuottaa sähköä käyttämällä kemiallisten reaktioiden kemiallista energiaa. Tai muuten voimme käyttää näitä laitteita auttamaan kemiallisia reaktioita tarjoamalla tarvittavaa energiaa sähköstä. Sähkökemiallisen kennon pelkistyspotentiaali määrittää kennon kyvyn tuottaa sähköä.
Mikä on Nernstin yhtälö?
Nernst-yhtälö on matemaattinen lauseke, joka antaa suhteen pelkistyspotentiaalin ja sähkökemiallisen kennon standardin pelkistyspotentiaalin välillä. Yhtälö on nimetty tiedemies W alther Nernstin mukaan. Ja se kehitettiin käyttämällä muita sähkökemiallisiin hapetus- ja pelkistysreaktioihin vaikuttavia tekijöitä, kuten lämpötilaa ja kemiallisten lajien kemiallista aktiivisuutta, jotka läpikäyvät hapettumisen ja pelkistyksen.
Nernst-yhtälöä johdettaessa meidän on otettava huomioon Gibbsin vapaan energian standardimuutokset, jotka liittyvät solussa tapahtuviin sähkökemiallisiin muutoksiin. Sähkökemiallisen kennon pelkistysreaktio voidaan antaa seuraavasti:
Ox + z e– ⟶ Punainen
Termodynamiikan mukaan reaktion todellinen vapaaenergian muutos on
E=Epelkistys – Ehapetus
Kuitenkin Gibbsin vapaa energia (ΔG) liittyy 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=ΔG0 + RTlnQ
Sitten voimme korvata yllä olevat yhtälöt tähän vakioyhtälöön saadakseen Nernst-yhtälön seuraavasti:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
Voimme kuitenkin kirjoittaa yllä olevan yhtälön uudelleen käyttämällä Faradayn vakion ja R:n (yleinen kaasuvakio) arvoja.
E=E0 – (0,0592VlnQ/n)
Mikä on Goldman-yhtälö?
Goldman-yhtälö on hyödyllinen määritettäessä käänteistä potentiaalia solukalvon yli solukalvon fysiologiassa. Tämä yhtälö on nimetty tiedemiehen David E. Goldmanin mukaan, joka kehitti yhtälön. Ja se johdettiin Nernstin yhtälöstä. Goldman-yhtälö ottaa huomioon ionien epätasaisen jakautumisen solukalvon poikki ja erot kalvon läpäisevyydessä tätä käänteispotentiaalia määritettäessä. Yhtälö on seuraava:
Missä
- Em on potentiaaliero solukalvon poikki,
- R on yleinen kaasuvakio,
- T on termodynaaminen lämpötila,
- Z on kemiallisten lajien välillä siirtyvien elektronien moolien lukumäärä,
- F on Faradayn vakio,
- PA tai B on kalvon läpäisevyys kohti A- tai B-ioneja, ja
- [A tai B]i on A- tai B-ionin pitoisuus solukalvon sisällä.
Mitä eroa on Nernstin yhtälöllä ja Goldmanin yhtälöllä?
Nernstin yhtälö ja Goldmanin yhtälö ovat matemaattisia lausekkeita, joita voidaan käyttää sähkökemiallisten kennojen potentiaalin mittaamiseen. Keskeinen ero Nernst-yhtälön ja Goldman-yhtälön välillä on, että Nernst-yhtälö kuvaa pelkistyspotentiaalin ja standardielektrodipotentiaalin välistä suhdetta, kun taas Goldman-yhtälö on Nernst-yhtälön johdannainen ja kuvaa kääntöpotentiaalia solukalvon poikki.
Alla olevassa infografiassa on yhteenveto Nernstin yhtälön ja Goldmanin yhtälön välisestä erosta.
Yhteenveto – Nernst-yhtälö vs Goldman-yhtälö
Nernstin yhtälö ja Goldmanin yhtälö ovat matemaattisia lausekkeita, joita voidaan käyttää sähkökemiallisten kennojen potentiaalin mittaamiseen. Keskeinen ero Nernst-yhtälön ja Goldman-yhtälön välillä on, että Nernst-yhtälö kuvaa pelkistyspotentiaalin ja standardielektrodipotentiaalin välistä suhdetta, mutta Goldman-yhtälö on Nernst-yhtälön johdannainen ja kuvaa kääntöpotentiaalia solukalvon poikki.
