الفرق الرئيسي بين معادلة Nernst ومعادلة Goldman هو أن معادلة Nernst تصف العلاقة بين جهد الاختزال وإمكانات القطب القياسي ، في حين أن معادلة Goldman هي مشتق من معادلة Nernst وتصف إمكانات الانعكاس عبر غشاء الخلية.
الخلية الكهروكيميائية هي جهاز كهربائي يمكنه توليد الكهرباء باستخدام الطاقة الكيميائية للتفاعلات الكيميائية. وإلا يمكننا استخدام هذه الأجهزة للمساعدة في التفاعلات الكيميائية من خلال توفير الطاقة المطلوبة من الكهرباء. تحدد إمكانية الاختزال للخلية الكهروكيميائية قدرة الخلية على إنتاج الكهرباء.
ما هي معادلة نرنست؟
معادلة نرنست هي تعبير رياضي يعطي العلاقة بين إمكانية الاختزال وإمكانية الاختزال القياسية للخلية الكهروكيميائية. تمت تسمية المعادلة على اسم العالم والثر نيرنست. وقد تم تطويره باستخدام العوامل الأخرى التي تؤثر على تفاعلات الأكسدة والاختزال الكهروكيميائية ، مثل درجة الحرارة والنشاط الكيميائي للأنواع الكيميائية التي تخضع للأكسدة والاختزال.
عند اشتقاق معادلة نرنست ، علينا النظر في التغييرات القياسية في طاقة جيبس الحرة المرتبطة بالتحولات الكهروكيميائية التي تحدث في الخلية. يمكن إعطاء تفاعل الاختزال للخلية الكهروكيميائية على النحو التالي:
Ox + z e-⟶ أحمر
وفقًا للديناميكا الحرارية ، فإن التغيير الفعلي للطاقة الحرة للتفاعل هو
E=Eتخفيض- Eأكسدة
ومع ذلك ، ترتبط طاقة جيبس الحرة (G) بـ E (فرق الجهد) على النحو التالي:
ΔG=-nFE
حيث n هو عدد الإلكترونات المنقولة بين الأنواع الكيميائية عندما يتقدم التفاعل ، F هو ثابت فاراداي. إذا أخذنا في الاعتبار الشروط القياسية ، تكون المعادلة كما يلي:
ΔG0=-nFE0
يمكننا ربط طاقة جيبس الحرة للظروف غير القياسية بطاقة جيبس للظروف القياسية عبر المعادلة التالية.
ΔG=ΔG0+ RTlnQ
بعد ذلك ، يمكننا استبدال المعادلات أعلاه في هذه المعادلة القياسية للحصول على معادلة نرنست على النحو التالي:
-nFE=-nFE0+ RTlnQ
ومع ذلك ، يمكننا إعادة كتابة المعادلة أعلاه باستخدام قيم ثابت فاراداي و R (ثابت الغاز العالمي).
E=E0- (0.0592VlnQ / n)
ما هي معادلة جولدمان؟
معادلة جولدمان مفيدة في تحديد الجهد العكسي عبر غشاء الخلية في فسيولوجيا غشاء الخلية. سميت هذه المعادلة على اسم العالم ديفيد إي. جولدمان ، الذي طور المعادلة. وهي مشتقة من معادلة نرنست. تأخذ معادلة جولدمان التوزيع غير المتكافئ للأيونات عبر غشاء الخلية والاختلافات في نفاذية الغشاء في الاعتبار عند تحديد هذا الجهد العكسي. المعادلة كالتالي:
أين
- Em هو فرق الجهد عبر غشاء الخلية ،
- R هو ثابت الغاز العالمي ،
- T هي درجة الحرارة الديناميكية الحرارية ،
- Z هو عدد مولات الإلكترونات التي يتم نقلها بين الأنواع الكيميائية ،
- F هو ثابت فاراداي ،
- PA أو Bهي نفاذية الغشاء باتجاه أيون A أو B ، و
- [A أو B]iهو تركيز أيون A أو B داخل غشاء الخلية.
ما هو الفرق بين معادلة نرنست ومعادلة جولدمان؟
معادلة نرنست ومعادلة جولدمان هي تعبيرات رياضية يمكن استخدامها كقياسات لإمكانات الخلايا الكهروكيميائية. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين معادلة Nernst ومعادلة Goldman في أن معادلة Nernst تصف العلاقة بين جهد الاختزال وإمكانات القطب القياسي ، في حين أن معادلة Goldman هي مشتق من معادلة Nernst وتصف إمكانات الانعكاس عبر غشاء الخلية.
الرسم البياني أدناه يلخص الفرق بين معادلة نرنست ومعادلة جولدمان.
ملخص - معادلة نرنست مقابل معادلة جولدمان
معادلة نرنست ومعادلة جولدمان هي تعبيرات رياضية يمكن استخدامها كقياسات لإمكانات الخلايا الكهروكيميائية. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين معادلة Nernst ومعادلة Goldman في أن معادلة Nernst تصف العلاقة بين جهد الاختزال وإمكانات القطب القياسي ، لكن معادلة Goldman هي مشتق من معادلة Nernst وتصف إمكانات الانعكاس عبر غشاء الخلية.
