Nyckelskillnaden mellan Nernst-ekvationen och Goldman-ekvationen är att Nernst-ekvationen beskriver förhållandet mellan reduktionspotential och standardelektrodpotential, medan Goldman-ekvationen är en derivata av Nernst-ekvationen och beskriver reverseringspotentialen över ett cellmembran.
En elektrokemisk cell är en elektrisk anordning som kan generera elektricitet med hjälp av den kemiska energin från kemiska reaktioner. Eller så kan vi använda dessa enheter för att hjälpa kemiska reaktioner genom att tillhandahålla den energi som krävs från elektricitet. Reduktionspotentialen hos en elektrokemisk cell bestämmer cellens förmåga att producera elektricitet.
Vad är Nernst-ekvationen?
Nernsts ekvation är ett matematiskt uttryck som ger sambandet mellan reduktionspotential och standardreduktionspotentialen för en elektrokemisk cell. Ekvationen är uppkallad efter vetenskapsmannen W alther Nernst. Och den utvecklades med hjälp av andra faktorer som påverkar de elektrokemiska oxidations- och reduktionsreaktionerna, såsom temperatur och kemisk aktivitet hos kemiska arter som genomgår oxidation och reduktion.
När vi härleder Nernst-ekvationen måste vi beakta standardförändringarna i Gibbs fria energi som är associerad med elektrokemiska transformationer som sker i cellen. Reduktionsreaktionen för en elektrokemisk cell kan ges enligt följande:
Ox + z e– ⟶ Röd
Enligt termodynamiken är den faktiska fria energiförändringen av reaktionen
E=Ereduction – Eoxidation
Men Gibbs fria energi(ΔG) är relaterad till E (potentiell skillnad) enligt följande:
ΔG=-nFE
Där n är antalet elektroner som överförs mellan kemiska arter när reaktionen fortskrider, F är Faraday-konstanten. Om vi betraktar standardvillkoren är ekvationen följande:
ΔG0=-nFE0
Vi kan relatera Gibbs fria energi för icke-standardförhållanden med Gibbs energi för standardförhållanden via följande ekvation.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
Då kan vi ersätta ovanstående ekvationer i denna standardekvation för att få Nernst-ekvationen enligt följande:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
Vi kan dock skriva om ekvationen ovan med värdena för Faraday-konstanten och R (universell gaskonstant).
E=E0 – (0,0592VlnQ/n)
Vad är Goldman Equation?
Goldman-ekvationen är användbar för att bestämma den omvända potentialen över ett cellmembran i cellmembranfysiologi. Denna ekvation fick sitt namn efter vetenskapsmannen David E. Goldman, som utvecklade ekvationen. Och det härleddes från Nernst-ekvationen. Goldmans ekvation tar hänsyn till den ojämna fördelningen av joner över cellmembranet och skillnader i membranpermeabilitet när man bestämmer denna omvända potential. Ekvationen är följande:
Where
- Em är potentialskillnaden över cellmembranet,
- R är den universella gaskonstanten,
- T är den termodynamiska temperaturen,
- Z är antalet mol elektroner som överförs mellan kemiska arter,
- F är Faraday-konstanten,
- PA eller B är membranets permeabilitet mot A- eller B-jon, och
- [A eller B]i är koncentrationen av A- eller B-jon inuti cellmembranet.
Vad är skillnaden mellan Nernst-ekvationen och Goldman-ekvationen?
Nernst-ekvationen och Goldman-ekvationen är matematiska uttryck som kan användas som mätningar av potentialen hos elektrokemiska celler. Den viktigaste skillnaden mellan Nernst-ekvationen och Goldman-ekvationen är att Nernst-ekvationen beskriver förhållandet mellan reduktionspotential och standardelektrodpotentialen, medan Goldman-ekvationen är en derivata av Nernst-ekvationen och beskriver reverseringspotentialen över ett cellmembran.
Infografiken nedan sammanfattar skillnaden mellan Nernst-ekvationen och Goldman-ekvationen.
Sammanfattning – Nernst Equation vs Goldman Equation
Nernst-ekvationen och Goldman-ekvationen är matematiska uttryck som kan användas som mätningar av potentialen hos elektrokemiska celler. Den viktigaste skillnaden mellan Nernsts ekvation och Goldmans ekvation är att Nernsts ekvation beskriver förhållandet mellan reduktionspotential och standardelektrodpotentialen, men Goldmans ekvation är en derivata av Nernsts ekvation och beskriver reverseringspotentialen över ett cellmembran.
