تفاوت اصلی بین معادله نرنست و معادله گلدمن این است که معادله نرنست رابطه بین پتانسیل کاهش و پتانسیل الکترود استاندارد را توصیف می کند، در حالی که معادله گلدمن مشتق شده از معادله نرنست است و پتانسیل معکوس را در سراسر غشای سلولی توصیف می کند.
پیل الکتروشیمیایی وسیله ای الکتریکی است که می تواند با استفاده از انرژی شیمیایی واکنش های شیمیایی الکتریسیته تولید کند. در غیر این صورت می توانیم از این دستگاه ها برای کمک به واکنش های شیمیایی از طریق تامین انرژی مورد نیاز از برق استفاده کنیم. پتانسیل کاهش یک سلول الکتروشیمیایی توانایی سلول برای تولید الکتریسیته را تعیین می کند.
معادله نرنست چیست؟
معادله Nernst یک عبارت ریاضی است که رابطه بین پتانسیل کاهش و پتانسیل کاهش استاندارد یک سلول الکتروشیمیایی را نشان می دهد. این معادله به نام دانشمند والتر نرنست نامگذاری شده است. و با استفاده از سایر عوامل موثر بر اکسیداسیون و واکنش های کاهش الکتروشیمیایی، مانند دما و فعالیت شیمیایی گونه های شیمیایی که تحت اکسیداسیون و احیا قرار می گیرند، توسعه یافت.
هنگام استخراج معادله نرنست، باید تغییرات استاندارد انرژی آزاد گیبس را در نظر بگیریم که با تبدیلات الکتروشیمیایی که در سلول رخ می دهد، مرتبط است. واکنش کاهش یک سلول الکتروشیمیایی را می توان به صورت زیر ارائه کرد:
Ox + z e– ⟶ قرمز
طبق ترمودینامیک، تغییر انرژی آزاد واقعی واکنش برابر است با
E=Eکاهش - Eاکسیداسیون
با این حال، انرژی آزاد گیبس (ΔG) با E (تفاوت پتانسیل) به شرح زیر مرتبط است:
ΔG=-nFE
در جایی که n تعداد الکترون هایی است که در هنگام پیشرفت واکنش بین گونه های شیمیایی منتقل می شوند، F ثابت فارادی است. اگر شرایط استاندارد را در نظر بگیریم، معادله به صورت زیر است:
ΔG0=-nFE0
ما می توانیم انرژی آزاد گیبس شرایط غیراستاندارد را با انرژی گیبس شرایط استاندارد از طریق معادله زیر مرتبط کنیم.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
سپس، می‌توانیم معادلات بالا را با این معادله استاندارد جایگزین کنیم تا معادله نرنست را به صورت زیر بدست آوریم:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
با این حال، می‌توانیم معادله بالا را با استفاده از مقادیر ثابت فارادی و R (ثابت گاز جهانی) بازنویسی کنیم.
E=E0 - (0.0592VlnQ/n)
معادله گلدمن چیست؟
معادله گلدمن در تعیین پتانسیل معکوس در سراسر یک غشای سلولی در فیزیولوژی غشای سلولی مفید است. این معادله به افتخار دانشمند دیوید ای. گلدمن که معادله را توسعه داد نامگذاری شد. و از معادله نرنست به دست آمد. معادله گلدمن هنگام تعیین این پتانسیل معکوس، توزیع نابرابر یون ها در سراسر غشای سلولی و تفاوت در نفوذپذیری غشا را در نظر می گیرد. معادله به صورت زیر است:
کجا
- Em اختلاف پتانسیل در سراسر غشای سلولی است،
- R ثابت گاز جهانی است،
- T دمای ترمودینامیکی است،
- Z تعداد مول های الکترون هایی است که بین گونه های شیمیایی منتقل می شوند،
- F ثابت فارادی است،
- PA یا B نفوذپذیری غشاء نسبت به یون A یا B است و
- [A یا B]i غلظت یون A یا B در داخل غشای سلولی است.
تفاوت بین معادله نرنست و معادله گلدمن چیست؟
معادله نرنست و معادله گلدمن عباراتی ریاضی هستند که می توانند به عنوان اندازه گیری پتانسیل سلول های الکتروشیمیایی استفاده شوند. تفاوت اصلی بین معادله نرنست و معادله گلدمن در این است که معادله نرنست رابطه بین پتانسیل کاهش و پتانسیل الکترود استاندارد را توصیف می کند، در حالی که معادله گلدمن مشتق شده از معادله نرنست است و پتانسیل معکوس را در سراسر غشای سلولی توصیف می کند.
اینفوگرافیک زیر تفاوت بین معادله نرنست و معادله گلدمن را خلاصه می کند.
خلاصه - معادله نرنست در مقابل معادله گلدمن
معادله نرنست و معادله گلدمن عباراتی ریاضی هستند که می توانند به عنوان اندازه گیری پتانسیل سلول های الکتروشیمیایی استفاده شوند. تفاوت اصلی بین معادله نرنست و معادله گلدمن این است که معادله نرنست رابطه بین پتانسیل کاهش و پتانسیل الکترود استاندارد را توصیف می کند، اما معادله گلدمن مشتق شده از معادله نرنست است و پتانسیل معکوس را در سراسر غشای سلولی توصیف می کند.
