Нернст теңдемеси менен Голдман теңдемесинин ортосундагы негизги айырма, Нерст теңдемеси кыскартуу потенциалы менен стандарттык электрод потенциалынын ортосундагы байланышты сүрөттөйт, ал эми Голдман теңдемеси Нерст теңдемесинин туундусу болуп саналат жана клетка мембранасы аркылуу кайтуу потенциалын сүрөттөйт.
Электрохимиялык клетка – химиялык реакциялардын химиялык энергиясын колдонуу менен электр энергиясын өндүрө ала турган электрдик түзүлүш. Же болбосо, бул аппараттарды электр энергиясынан керектүү энергия менен камсыз кылуу аркылуу химиялык реакцияларга жардам берүү үчүн колдоно алабыз. Электрохимиялык клетканын калыбына келтирүү потенциалы клетканын электр энергиясын өндүрүү жөндөмдүүлүгүн аныктайт.
Нерст теңдемеси деген эмне?
Нернст теңдемеси – электрохимиялык клетканын калыбына келтирүү потенциалы менен стандарттык калыбына келтирүү потенциалынын ортосундагы байланышты берген математикалык туюнтма. Теңдеме окумуштуу Вальтер Нернсттин атынан аталып калган. Жана ал электрохимиялык кычкылдануу жана калыбына келтирүү реакцияларына таасир этүүчү башка факторлорду, мисалы, кычкылдануу жана калыбына келтирүүгө дуушар болгон химиялык түрлөрдүн температурасы жана химиялык активдүүлүгүн колдонуу менен иштелип чыккан.
Нернст теңдемесин чыгарууда клеткада пайда болгон электрохимиялык кайра түзүүлөр менен байланышкан Гиббс бош энергиясынын стандарттык өзгөрүүлөрүн эске алышыбыз керек. Электрохимиялык клетканын калыбына келтирүү реакциясы төмөнкүчө берилиши мүмкүн:
Ox + z e– ⟶ Кызыл
Термодинамика боюнча реакциянын иш жүзүндөгү эркин энергия өзгөрүшү, E=Eредукция – Eкычкылдануу
Бирок Гиббс бош энергиясы (ΔG) E менен (потенциалдуу айырма) төмөнкүдөй байланыштуу:
ΔG=-nFE
Бул жерде n - реакция жүрүп жаткан кезде химиялык түрлөрдүн ортосунда өткөн электрондордун саны, F Фарадей константасы. Эгерде стандарттык шарттарды эске алсак, анда теңдеме төмөнкүдөй болот:
ΔG0=-nFE0
Стандарттуу эмес шарттардагы Гиббс бош энергиясын стандарттык шарттардагы Гиббс энергиясы менен төмөнкү теңдеме аркылуу байланыштырсак болот.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
Андан кийин, биз жогорудагы теңдемелерди бул стандарттуу теңдемеге алмаштырып, Нерст теңдемесин төмөнкүдөй алсак болот:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
Бирок, жогорудагы теңдемени Фарадей константасы жана R (универсалдуу газ константасы) үчүн маанилерди колдонуп кайра жаза алабыз.
E=E0 – (0,0592VlnQ/n)
Голдман теңдемеси деген эмне?
Голдман теңдемеси клетка мембранасынын физиологиясында клетка мембранасы аркылуу тескери потенциалды аныктоодо пайдалуу. Бул теңдеме теңдемени иштеп чыккан окумуштуу Дэвид Э. Голдмандын атынан аталды. Жана, ал Нернст теңдемесинен алынган. Голдман теңдемеси бул тескери потенциалды аныктоодо клетка мембранасы боюнча иондордун бирдей эмес бөлүштүрүлүшүн жана мембрананын өткөрүмдүүлүгүндөгү айырмачылыктарды эске алат. Теңдеме төмөнкүдөй:
Кайда
- Em – клетка мембранасындагы потенциалдык айырма,
- R – универсалдуу газ константасы,
- T - термодинамикалык температура,
- Z - химиялык түрлөрдүн ортосунда өткөрүлүп жаткан электрондордун моль саны,
- F - Фарадей константасы,
- PA же B - мембрананын А же В ионуна карата өткөрүмдүүлүгү жана
- [A же B]i – клетка мембранасынын ичиндеги А же В ионунун концентрациясы.
Нерст теңдемеси менен Голдман теңдемесинин ортосунда кандай айырма бар?
Нернст теңдемеси жана Голдман теңдемеси электрохимиялык клеткалардын потенциалын өлчөө катары колдонула турган математикалык туюнтмалар. Нернст теңдемеси менен Голдман теңдемесинин ортосундагы негизги айырма, Нернст теңдемеси кыскартуу потенциалы менен стандарттык электрод потенциалынын ортосундагы байланышты сүрөттөйт, ал эми Голдман теңдемеси Нернст теңдемесинин туундусу жана клетка мембранасы аркылуу кайра потенциалды сүрөттөйт.
Төмөнкү инфографика Нерст теңдемеси менен Голдман теңдемесинин ортосундагы айырманы жалпылайт.
Кыскача – Нернст теңдемеси менен Голдман теңдемеси
Нернст теңдемеси жана Голдман теңдемеси электрохимиялык клеткалардын потенциалын өлчөө катары колдонула турган математикалык туюнтмалар. Нернст теңдемеси менен Голдман теңдемесинин ортосундагы негизги айырма, Нерст теңдемеси кыскартуу потенциалы менен стандарттык электрод потенциалынын ортосундагы байланышты сүрөттөйт, бирок Голдман теңдемеси Нерст теңдемесинин туундусу болуп саналат жана клетка мембранасы аркылуу кайтуу потенциалын сүрөттөйт.
