Kľúčový rozdiel medzi Nernstovou rovnicou a Goldmanovou rovnicou je v tom, že Nernstova rovnica popisuje vzťah medzi redukčným potenciálom a štandardným elektródovým potenciálom, zatiaľ čo Goldmanova rovnica je derivátom Nernstovej rovnice a opisuje reverzný potenciál cez bunkovú membránu.
Elektrochemický článok je elektrické zariadenie, ktoré dokáže generovať elektrinu pomocou chemickej energie chemických reakcií. Alebo môžeme použiť tieto zariadenia na podporu chemických reakcií poskytovaním potrebnej energie z elektriny. Redukčný potenciál elektrochemického článku určuje schopnosť článku produkovať elektrinu.
Čo je Nernstova rovnica?
Nernstova rovnica je matematický výraz, ktorý udáva vzťah medzi redukčným potenciálom a štandardným redukčným potenciálom elektrochemického článku. Rovnica je pomenovaná po vedcovi W altherovi Nernstovi. A bol vyvinutý s použitím ďalších faktorov ovplyvňujúcich elektrochemické oxidačné a redukčné reakcie, ako je teplota a chemická aktivita chemických látok, ktoré podliehajú oxidácii a redukcii.
Pri odvodzovaní Nernstovej rovnice musíme zvážiť štandardné zmeny Gibbsovej voľnej energie, ktorá je spojená s elektrochemickými transformáciami, ku ktorým dochádza v bunke. Redukčnú reakciu elektrochemického článku možno uviesť takto:
Ox + z e– ⟶ Červená
Podľa termodynamiky je skutočná zmena voľnej energie reakcie, E=Eredukcia – Eoxidácia
Avšak Gibbsova voľná energia (ΔG) súvisí 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
Gibbsovu voľnú energiu neštandardných podmienok môžeme dať do súvislosti s Gibbsovou energiou štandardných podmienok pomocou nasledujúcej rovnice.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
Potom môžeme nahradiť vyššie uvedené rovnice do tejto štandardnej rovnice, aby sme dostali Nernstovu rovnicu takto:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
Vyššie uvedenú rovnicu však môžeme prepísať pomocou hodnôt Faradayovej konštanty a R (univerzálnej plynovej konštanty).
E=E0 – (0,0592VlnQ/n)
Čo je Goldmanova rovnica?
Goldmanova rovnica je užitočná pri určovaní reverzného potenciálu cez bunkovú membránu vo fyziológii bunkovej membrány. Táto rovnica bola pomenovaná po vedcovi Davidovi E. Goldmanovi, ktorý rovnicu vyvinul. A bolo odvodené z Nernstovej rovnice. Goldmanova rovnica berie do úvahy nerovnomernú distribúciu iónov cez bunkovú membránu a rozdiely v priepustnosti membrány pri určovaní tohto reverzného potenciálu. Rovnica je nasledovná:
Kde
- Em je potenciálny rozdiel cez bunkovú membránu,
- R je univerzálna plynová konštanta,
- T je termodynamická teplota,
- Z je počet mólov elektrónov, ktoré sa prenášajú medzi chemickými druhmi,
- F je Faradayova konštanta,
- PA alebo B je priepustnosť membrány smerom k iónu A alebo B a
- [A alebo B]i je koncentrácia iónu A alebo B vo vnútri bunkovej membrány.
Aký je rozdiel medzi Nernstovou rovnicou a Goldmanovou rovnicou?
Nernstova rovnica a Goldmanova rovnica sú matematické výrazy, ktoré možno použiť na meranie potenciálu elektrochemických článkov. Kľúčový rozdiel medzi Nernstovou rovnicou a Goldmanovou rovnicou je v tom, že Nernstova rovnica opisuje vzťah medzi redukčným potenciálom a štandardným elektródovým potenciálom, zatiaľ čo Goldmanova rovnica je derivátom Nernstovej rovnice a opisuje reverzný potenciál cez bunkovú membránu.
Nasledujúca infografika sumarizuje rozdiel medzi Nernstovou rovnicou a Goldmanovou rovnicou.
Zhrnutie – Nernstova rovnica vs Goldmanova rovnica
Nernstova rovnica a Goldmanova rovnica sú matematické výrazy, ktoré možno použiť na meranie potenciálu elektrochemických článkov. Kľúčový rozdiel medzi Nernstovou rovnicou a Goldmanovou rovnicou je v tom, že Nernstova rovnica opisuje vzťah medzi redukčným potenciálom a štandardným elektródovým potenciálom, ale Goldmanova rovnica je derivátom Nernstovej rovnice a opisuje reverzný potenciál cez bunkovú membránu.
