Nøgleforskellen mellem Nernst-ligningen og Goldman-ligningen er, at Nernst-ligningen beskriver forholdet mellem reduktionspotentiale og standardelektrodepotentiale, hvorimod Goldman-ligningen er en afledt af Nernst-ligningen og beskriver reverseringspotentialet over en cellemembran.
En elektrokemisk celle er en elektrisk enhed, der kan generere elektricitet ved hjælp af den kemiske energi fra kemiske reaktioner. Eller også kan vi bruge disse enheder til at hjælpe kemiske reaktioner ved at levere den nødvendige energi fra elektricitet. Reduktionspotentialet i en elektrokemisk celle bestemmer cellens evne til at producere elektricitet.
Hvad er Nernst-ligning?
Nernst-ligningen er et matematisk udtryk, der angiver forholdet mellem reduktionspotentiale og standardreduktionspotentialet for en elektrokemisk celle. Ligningen er opkaldt efter videnskabsmanden W alther Nernst. Og den blev udviklet ved hjælp af de andre faktorer, der påvirker de elektrokemiske oxidations- og reduktionsreaktioner, såsom temperatur og kemisk aktivitet af kemiske arter, der gennemgår oxidation og reduktion.
Når vi udleder Nernst-ligningen, skal vi overveje standardændringerne i Gibbs frie energi, der er forbundet med elektrokemiske transformationer, der forekommer i cellen. Reduktionsreaktionen af en elektrokemisk celle kan gives som følger:
Ox + z e– ⟶ Rød
Ifølge termodynamik er den faktiske frie energiændring af reaktionen
E=Ereduktion – Eoxidation
Gibbs frie energi(ΔG) er imidlertid relateret til E (potentialforskel) som følger:
ΔG=-nFE
Hvor n er antallet af elektroner, der overføres mellem kemiske arter, når reaktionen skrider frem, F er Faraday-konstanten. Hvis vi betragter standardbetingelserne, så er ligningen som følger:
ΔG0=-nFE0
Vi kan relatere Gibbs frie energi for ikke-standardbetingelser med Gibbs-energi for standardbetingelser via følgende ligning.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
Derefter kan vi erstatte ovenstående ligninger i denne standardligning for at få Nernst-ligningen som følger:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
Vi kan dog omskrive ovenstående ligning ved at bruge værdierne for Faraday-konstanten og R (universel gaskonstant).
E=E0 – (0,0592VlnQ/n)
Hvad er Goldman Equation?
Goldman-ligningen er nyttig til at bestemme det omvendte potentiale over en cellemembran i cellemembranfysiologi. Denne ligning blev opkaldt efter videnskabsmanden David E. Goldman, som udviklede ligningen. Og det blev afledt af Nernst-ligningen. Goldman-ligningen tager den ujævne fordeling af ioner over cellemembranen og forskelle i membranpermeabilitet i betragtning, når dette omvendte potentiale bestemmes. Ligningen er som følger:
Where
- Em er potentialforskellen over cellemembranen,
- R er den universelle gaskonstant,
- T er den termodynamiske temperatur,
- Z er antallet af mol elektroner, der overføres mellem kemiske arter,
- F er Faraday-konstanten,
- PA eller B er membranens permeabilitet over for A- eller B-ion, og
- [A eller B]i er koncentrationen af A- eller B-ion inde i cellemembranen.
Hvad er forskellen mellem Nernst-ligning og Goldman-ligning?
Nernst-ligningen og Goldman-ligningen er matematiske udtryk, der kan bruges som målinger af elektrokemiske cellers potentiale. Den vigtigste forskel mellem Nernst-ligningen og Goldman-ligningen er, at Nernst-ligningen beskriver forholdet mellem reduktionspotentiale og standardelektrodepotentialet, hvorimod Goldman-ligningen er et afledt af Nernst-ligningen og beskriver reverseringspotentialet over en cellemembran.
Nedenstående infografik opsummerer forskellen mellem Nernst-ligning og Goldman-ligning.
Opsummering – Nernst-ligning vs Goldman-ligning
Nernst-ligningen og Goldman-ligningen er matematiske udtryk, der kan bruges som målinger af elektrokemiske cellers potentiale. Den vigtigste forskel mellem Nernst-ligningen og Goldman-ligningen er, at Nernst-ligningen beskriver forholdet mellem reduktionspotentiale og standardelektrodepotentialet, men Goldman-ligningen er en afledt af Nernst-ligningen og beskriver reverseringspotentialet over en cellemembran.
