Нернст теңдеуі мен Голдман теңдеуі арасындағы негізгі айырмашылық мынада: Нерст теңдеуі қалпына келтіру потенциалы мен стандартты электрод потенциалы арасындағы байланысты сипаттайды, ал Голдман теңдеуі Нернст теңдеуінің туындысы және жасуша мембранасындағы кері потенциалды сипаттайды.
Электрохимиялық элемент – химиялық реакциялардың химиялық энергиясын пайдаланып электр энергиясын өндіре алатын электрлік құрылғы. Немесе бұл құрылғыларды электр энергиясынан қажетті энергияны қамтамасыз ету арқылы химиялық реакцияларға көмектесу үшін пайдалана аламыз. Электрохимиялық элементтің тотықсыздану потенциалы жасушаның электр энергиясын өндіру қабілетін анықтайды.
Нернст теңдеуі дегеніміз не?
Нернст теңдеуі электрохимиялық элементтің қалпына келтіру потенциалы мен стандартты қалпына келтіру потенциалы арасындағы қатынасты беретін математикалық өрнек. Теңдеу ғалым Вальтер Нернсттің атымен аталған. Және ол электрохимиялық тотығу және тотықсыздану реакцияларына әсер ететін басқа факторларды, мысалы, температура мен тотығу мен тотықсыздануға ұшырайтын химиялық түрлердің химиялық белсенділігін пайдалана отырып әзірленді.
Нернст теңдеуін шығарған кезде жасушада болатын электрохимиялық түрлендірулермен байланысты Гиббс бос энергиясының стандартты өзгерістерін ескеру керек. Электрохимиялық элементтің тотықсыздану реакциясын келесідей беруге болады:
Ox + z e– ⟶ Қызыл
Термодинамика бойынша реакцияның нақты бос энергиясының өзгерісі, E=Eтотықсыздану – Eтотығу
Алайда Гиббстің бос энергиясы (ΔG) E-мен (потенциалды айырмашылық) келесідей байланысты:
ΔG=-nFE
Мұндағы n – реакция жүріп жатқан кезде химиялық түрлер арасында тасымалданатын электрондар саны, F – Фарадей тұрақтысы. Егер стандартты шарттарды қарастырсақ, онда теңдеу келесідей болады:
ΔG0=-nFE0
Стандартты емес жағдайдағы Гиббстің бос энергиясын стандартты жағдайдағы Гиббс энергиясымен келесі теңдеу арқылы байланыстыра аламыз.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
Олай болса, жоғарыдағы теңдеулерді осы стандартты теңдеуге ауыстырып, Нерст теңдеуін келесідей алуға болады:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
Бірақ, Фарадей тұрақтысы мен R (әмбебап газ тұрақтысы) мәндерін пайдаланып, жоғарыдағы теңдеуді қайта жаза аламыз.
E=E0 – (0,0592VlnQ/n)
Голдман теңдеуі дегеніміз не?
Голдман теңдеуі жасуша мембранасының физиологиясында жасуша мембранасы арқылы кері потенциалды анықтауда пайдалы. Бұл теңдеу теңдеуді жасаған ғалым Дэвид Э. Голдманның атымен аталды. Және, ол Нернст теңдеуінен алынған. Голдман теңдеуі осы кері потенциалды анықтау кезінде жасуша мембранасы бойынша иондардың біркелкі таралуын және мембрана өткізгіштігінің айырмашылығын ескереді. Теңдеу келесідей:
Мұнда
- Em – жасуша мембранасындағы потенциалдар айырмасы,
- R – әмбебап газ тұрақтысы,
- T – термодинамикалық температура,
- Z – химиялық түрлер арасында тасымалданатын электрондардың моль саны,
- F - Фарадей тұрақтысы,
- PA немесе B - мембрананың А немесе В ионына өткізгіштігі және
- [A немесе B]i - жасуша мембранасының ішіндегі А немесе В ионының концентрациясы.
Нерст теңдеуі мен Голдман теңдеуінің айырмашылығы неде?
Нернст теңдеуі және Голдман теңдеуі электрохимиялық ұяшықтардың потенциалының өлшемдері ретінде пайдаланылуы мүмкін математикалық өрнектер. Нернст теңдеуі мен Голдман теңдеуі арасындағы негізгі айырмашылық мынада: Нернст теңдеуі қалпына келтіру потенциалы мен стандартты электродтық потенциал арасындағы байланысты сипаттайды, ал Голдман теңдеуі Нерст теңдеуінің туындысы болып табылады және жасуша мембранасындағы кері потенциалды сипаттайды.
Төмендегі инфографика Нернст теңдеуі мен Голдман теңдеуі арасындағы айырмашылықты қорытындылайды.
Қорытынды – Нернст теңдеуі және Голдман теңдеуі
Нернст теңдеуі және Голдман теңдеуі электрохимиялық жасушалардың потенциалының өлшемдері ретінде пайдаланылуы мүмкін математикалық өрнектер. Нернст теңдеуі мен Голдман теңдеуі арасындағы негізгі айырмашылық мынада: Нерст теңдеуі қалпына келтіру потенциалы мен стандартты электродтық потенциал арасындағы байланысты сипаттайды, бірақ Голдман теңдеуі Нернст теңдеуінің туындысы болып табылады және жасуша мембранасындағы кері потенциалды сипаттайды.
