Rozdiel medzi potenciálom Nernst a potenciálom Zeta

2024 Autor: Alex Aldridge | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 13:49

Kľúčový rozdiel medzi Nernstovým potenciálom a Zeta potenciálom je ten, že Nernstov potenciál je daný pre biologickú bunku alebo elektrochemickú bunku, zatiaľ čo zeta potenciál je daný pre koloidnú disperziu.

Nernstov potenciál a zeta potenciál sú pojmy vo fyzikálnej chémii, ktoré popisujú potenciálny rozdiel medzi niečím, napr. bunková membrána, elektrochemický článok, membrána rozptýlenej častice v disperznom médiu atď.

Čo je Nernst Potential?

Nernstov potenciál alebo reverzný potenciál je potenciál cez bunkovú membránu, ktorý je proti čistej difúzii konkrétneho iónu cez membránu. Preto má tento termín aplikácie v biochémii. Nernstov potenciál môžeme určiť pomerom koncentrácií tohto špecifického iónu (ktorý sa snaží prejsť cez bunkovú membránu) vo vnútri bunky a mimo bunky. Tento termín sa však používa aj v elektrochémii, čo sa týka elektrochemických článkov. Rovnica, ktorá sa používa na určenie Nernstovho potenciálu, sa nazýva Nernstova rovnica.

Nernstovu rovnicu možno opísať ako matematický výraz, ktorý udáva vzťah medzi redukčným potenciálom a štandardným redukčným potenciálom elektrochemického článku. Táto rovnica bola pomenovaná po vedcovi W altherovi Nernstovi. Okrem toho bola táto rovnica vyvinutá s použitím ďalších faktorov ovplyvňujúcich elektrochemické oxidačné a redukčné reakcie, ako je teplota a chemická aktivita chemických látok, ktoré podliehajú oxidácii a redukcii.

Na získanie Nernstovej rovnice musíme zvážiť štandardné zmeny Gibbsovej voľnej energie, ktorá je spojená s elektrochemickými transformáciami, ktoré sa vyskytujú v bunke. Redukčnú reakciu elektrochemického článku možno uviesť takto:

Ox + z e^{– ⟶ Červená}

V termodynamike je skutočná zmena voľnej energie reakcie, E=E_redukcia – E_oxidácia

Gibbsovu voľnú energiu (ΔG) môžeme dať do súvislosti s E (potenciálny rozdiel) takto:

ΔG=-nFE

Kde n je počet elektrónov prenesených medzi chemickými druhmi, keď reakcia prebieha, F je Faradayova konštanta. Ak vezmeme do úvahy štandardné podmienky, rovnica je nasledovná:

ΔG⁰=-nFE⁰

Môžeme dať do súvislosti Gibbsovu voľnú energiu neštandardných podmienok s Gibbsovou energiou štandardných podmienok pomocou nasledujúcej rovnice.

ΔG=ΔG^{0 + RTlnQ}

Potom môžeme nahradiť vyššie uvedené rovnice do tejto štandardnej rovnice, aby sme dostali Nernstovu rovnicu takto:

-nFE=-nFE^{0 + RTlnQ}

Potom je Nernstova rovnica nasledovná:

E=E^{0 – (RTlnQ/nF)}

Čo je potenciál Zeta?

Zeta potenciál je elektrokinetický potenciál koloidnej disperzie. Tento výraz pochádza z gréckeho písmena „zeta“. Vo všeobecnosti tento elektrokinetický potenciál nazývame zeta potenciál. Inými slovami, zeta potenciál je potenciálny rozdiel medzi disperzným médiom a stacionárnou vrstvou tekutiny pripojenej k dispergovanej častici koloidnej disperzie. To znamená, že výraz zeta potenciál nám udáva náboj, ktorý je prítomný na povrchu častice. Rozoznávame dva typy zeta potenciálu: pozitívny a negatívny zeta potenciál. Ďalej, tento potenciál je to, čo meriame ako rýchlosť častíc v jednosmernom prúde. elektrické pole.

Obrázok 01: Častica v koloidnej suspenzii

Pozitívny zeta potenciál medzi týmito dvoma typmi naznačuje, že rozptýlené častice v suspenzii, v ktorej meriame zeta potenciál, majú kladný náboj. Navyše, keď zvažujeme hodnoty, nie je žiadny významný rozdiel medzi pozitívnym a negatívnym zeta potenciálom.

Na druhej strane záporný zeta potenciál naznačuje, že rozptýlené častice v suspenzii, v ktorej meriame zeta potenciál, majú záporný náboj; teda náboj rozptýlených častíc je záporný.

Aký je rozdiel medzi potenciálom Nernst a potenciálom Zeta?

Nernstov potenciál a zeta potenciál sa využívajú vo fyzikálnej chémii. Kľúčový rozdiel medzi Nernstovým potenciálom a Zeta potenciálom je v tom, že Nernstov potenciál je daný pre biologický článok alebo elektrochemický článok, zatiaľ čo zeta potenciál je daný pre koloidnú disperziu.

Infografika nižšie ukazuje ďalšie rozdiely medzi potenciálom Nernst a potenciálom Zeta.

Zhrnutie – Nernst Potential vs Zeta Potential

Pojmy Nernstov potenciál a zeta potenciál sa používajú vo fyzikálnej chémii. Kľúčový rozdiel medzi Nernstovým potenciálom a Zeta potenciálom je v tom, že Nernstov potenciál je daný pre biologický článok alebo elektrochemický článok, zatiaľ čo zeta potenciál je daný pre koloidnú disperziu.