Het belangrijkste verschil tussen de Nernst-vergelijking en de Goldman-vergelijking is dat de Nernst-vergelijking de relatie beschrijft tussen reductiepotentiaal en standaard elektrodepotentiaal, terwijl Goldman-vergelijking een afgeleide is van de Nernst-vergelijking en de omkeerpotentiaal over een celmembraan beschrijft.
Een elektrochemische cel is een elektrisch apparaat dat elektriciteit kan opwekken met behulp van de chemische energie van chemische reacties. Of we kunnen deze apparaten gebruiken om chemische reacties te ondersteunen door de benodigde energie uit elektriciteit te leveren. Het reductiepotentieel van een elektrochemische cel bepa alt het vermogen van de cel om elektriciteit te produceren.
Wat is de Nernst-vergelijking?
Nernst-vergelijking is een wiskundige uitdrukking die de relatie aangeeft tussen het reductiepotentieel en het standaard reductiepotentieel van een elektrochemische cel. De vergelijking is vernoemd naar de wetenschapper W alther Nernst. En het werd ontwikkeld met behulp van de andere factoren die de elektrochemische oxidatie- en reductiereacties beïnvloeden, zoals temperatuur en chemische activiteit van chemische soorten die oxidatie en reductie ondergaan.
Bij het afleiden van de Nernst-vergelijking moeten we rekening houden met de standaardveranderingen in Gibbs-vrije energie die wordt geassocieerd met elektrochemische transformaties die in de cel plaatsvinden. De reductiereactie van een elektrochemische cel kan als volgt worden gegeven:
Ox + z e– ⟶ Rood
Volgens de thermodynamica is de werkelijke verandering in vrije energie van de reactie, E=Ereductie – Eoxidatie
De vrije energie van Gibbs (ΔG) is echter als volgt gerelateerd aan de E (potentiaalverschil):
ΔG=-nFE
Waar n het aantal elektronen is dat wordt overgedragen tussen chemische soorten wanneer de reactie vordert, is F de constante van Faraday. Als we kijken naar de standaardvoorwaarden, dan is de vergelijking als volgt:
ΔG0=-nFE0
We kunnen de Gibbs-vrije energie van niet-standaardomstandigheden relateren aan de Gibbs-energie van standaardomstandigheden via de volgende vergelijking.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
Vervolgens kunnen we de bovenstaande vergelijkingen in deze standaardvergelijking vervangen om de Nernst-vergelijking als volgt te krijgen:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
We kunnen de bovenstaande vergelijking echter herschrijven met de waarden voor de constante van Faraday en R (universele gasconstante).
E=E0 – (0.0592VlnQ/n)
Wat is de Goldman-vergelijking?
Goldman-vergelijking is nuttig bij het bepalen van de omgekeerde potentiaal over een celmembraan in celmembraanfysiologie. Deze vergelijking is vernoemd naar de wetenschapper David E. Goldman, die de vergelijking ontwikkelde. En het was afgeleid van de Nernst-vergelijking. Goldman-vergelijking houdt rekening met de ongelijke verdeling van ionen over het celmembraan en verschillen in membraanpermeabiliteit bij het bepalen van deze omgekeerde potentiaal. De vergelijking is als volgt:
Waar
- Em is het potentiaalverschil over het celmembraan,
- R is de universele gasconstante,
- T is de thermodynamische temperatuur,
- Z is het aantal mol elektronen dat wordt overgedragen tussen chemische soorten,
- F is de constante van Faraday,
- PA of B is de permeabiliteit van het membraan voor A- of B-ionen, en
- [A of B]i is de concentratie van A- of B-ionen in het celmembraan.
Wat is het verschil tussen de Nernst-vergelijking en de Goldman-vergelijking?
Nernst-vergelijking en de Goldman-vergelijking zijn wiskundige uitdrukkingen die kunnen worden gebruikt als metingen van de potentiaal van elektrochemische cellen. Het belangrijkste verschil tussen de Nernst-vergelijking en de Goldman-vergelijking is dat de Nernst-vergelijking de relatie beschrijft tussen reductiepotentiaal en de standaardelektrodepotentiaal, terwijl de Goldman-vergelijking een afgeleide is van de Nernst-vergelijking en de omkeerpotentiaal over een celmembraan beschrijft.
De onderstaande infographic vat het verschil samen tussen de Nernst-vergelijking en de Goldman-vergelijking.
Samenvatting – Nernst-vergelijking versus Goldman-vergelijking
Nernst-vergelijking en de Goldman-vergelijking zijn wiskundige uitdrukkingen die kunnen worden gebruikt als metingen van de potentiaal van elektrochemische cellen. Het belangrijkste verschil tussen de Nernst-vergelijking en de Goldman-vergelijking is dat de Nernst-vergelijking de relatie beschrijft tussen reductiepotentiaal en de standaardelektrodepotentiaal, maar de Goldman-vergelijking is een afgeleide van de Nernst-vergelijking en beschrijft de omkeerpotentiaal over een celmembraan.
