Ključna razlika između Nernstove jednadžbe i Goldmanove jednadžbe je u tome što Nernstova jednadžba opisuje odnos između redukcijskog potencijala i potencijala standardne elektrode, dok je Goldmanova jednadžba derivat Nernstove jednadžbe i opisuje reverzni potencijal preko stanične membrane.
Elektrokemijska ćelija je električni uređaj koji može generirati električnu energiju koristeći kemijsku energiju kemijskih reakcija. Inače možemo koristiti te uređaje za potpomaganje kemijskih reakcija osiguravanjem potrebne energije iz električne energije. Redukcijski potencijal elektrokemijske ćelije određuje sposobnost ćelije da proizvodi električnu energiju.
Što je Nernstova jednadžba?
Nernstova jednadžba je matematički izraz koji daje odnos između redukcijskog potencijala i standardnog redukcijskog potencijala elektrokemijske ćelije. Jednadžba je dobila ime po znanstveniku W altheru Nernstu. Razvijen je korištenjem drugih čimbenika koji utječu na reakcije elektrokemijske oksidacije i redukcije, kao što su temperatura i kemijska aktivnost kemijskih vrsta koje prolaze kroz oksidaciju i redukciju.
Kada izvodimo Nernstovu jednadžbu, moramo uzeti u obzir standardne promjene Gibbsove slobodne energije koja je povezana s elektrokemijskim transformacijama koje se događaju u stanici. Reakcija redukcije elektrokemijske ćelije može se dati na sljedeći način:
Ox + z e– ⟶ Crveno
Prema termodinamici, stvarna promjena slobodne energije reakcije je, E=Eredukcija – Eoksidacija
Međutim, Gibbsova slobodna energija (ΔG) je povezana s E (potencijalnom razlikom) na sljedeći način:
ΔG=-nFE
Gdje je n broj elektrona koji se prenose između kemijskih vrsta dok reakcija napreduje, F je Faradayeva konstanta. Ako uzmemo u obzir standardne uvjete, onda je jednadžba sljedeća:
ΔG0=-nFE0
Možemo povezati Gibbsovu slobodnu energiju nestandardnih uvjeta s Gibbsovom energijom standardnih uvjeta pomoću sljedeće jednadžbe.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
Tada možemo zamijeniti gornje jednadžbe u ovu standardnu jednadžbu kako bismo dobili Nernstovu jednadžbu kako slijedi:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
Međutim, gornju jednadžbu možemo prepisati koristeći vrijednosti za Faradayevu konstantu i R (univerzalnu plinsku konstantu).
E=E0 – (0.0592VlnQ/n)
Što je Goldmanova jednadžba?
Goldmanova jednadžba je korisna u određivanju obrnutog potencijala preko stanične membrane u fiziologiji stanične membrane. Ova je jednadžba dobila ime po znanstveniku Davidu E. Goldmanu, koji ju je razvio. I to je izvedeno iz Nernstove jednadžbe. Goldmanova jednadžba uzima u obzir neravnomjernu raspodjelu iona preko stanične membrane i razlike u propusnosti membrane pri određivanju ovog obrnutog potencijala. Jednadžba je sljedeća:
Gdje
- Em je razlika potencijala preko stanične membrane,
- R je univerzalna plinska konstanta,
- T je termodinamička temperatura,
- Z je broj molova elektrona koji se prenose između kemijskih vrsta,
- F je Faradayeva konstanta,
- PA ili B je propusnost membrane prema A ili B ionu, i
- [A ili B]i je koncentracija iona A ili B unutar stanične membrane.
Koja je razlika između Nernstove jednadžbe i Goldmanove jednadžbe?
Nernstova jednadžba i Goldmanova jednadžba su matematički izrazi koji se mogu koristiti kao mjerenja potencijala elektrokemijskih ćelija. Ključna razlika između Nernstove jednadžbe i Goldmanove jednadžbe je u tome što Nernstova jednadžba opisuje odnos između redukcijskog potencijala i standardnog elektrodnog potencijala, dok je Goldmanova jednadžba derivat Nernstove jednadžbe i opisuje reverzni potencijal preko stanične membrane.
Donja infografika sažima razliku između Nernstove jednadžbe i Goldmanove jednadžbe.
Sažetak – Nernstova jednadžba protiv Goldmanove jednadžbe
Nernstova jednadžba i Goldmanova jednadžba su matematički izrazi koji se mogu koristiti kao mjerenja potencijala elektrokemijskih ćelija. Ključna razlika između Nernstove jednadžbe i Goldmanove jednadžbe je u tome što Nernstova jednadžba opisuje odnos između redukcijskog potencijala i standardnog potencijala elektrode, ali Goldmanova jednadžba je derivat Nernstove jednadžbe i opisuje reverzni potencijal preko stanične membrane.
