Нернстийн тэгшитгэл ба Голдманы тэгшитгэлийн гол ялгаа нь Нернстийн тэгшитгэл нь бууралтын потенциал ба стандарт электродын потенциал хоорондын хамаарлыг тодорхойлдог бол Голдманы тэгшитгэл нь Нерстийн тэгшитгэлийн дериватив бөгөөд эсийн мембран дахь урвуу потенциалыг тодорхойлдогт оршино.
Цахилгаан химийн элемент нь химийн урвалын химийн энергийг ашиглан цахилгаан үүсгэж чаддаг цахилгаан төхөөрөмж юм. Эсвэл бид эдгээр төхөөрөмжийг цахилгаанаас шаардлагатай энергийг хангах замаар химийн урвалд туслах зорилгоор ашиглаж болно. Цахилгаан химийн эсийн бууралтын боломж нь эсийн цахилгаан үйлдвэрлэх чадварыг тодорхойлдог.
Нернст тэгшитгэл гэж юу вэ?
Нернстийн тэгшитгэл нь цахилгаан химийн эсийн бууралтын потенциал болон стандарт бууралтын потенциал хоорондын хамаарлыг өгдөг математикийн илэрхийлэл юм. Уг тэгшитгэлийг эрдэмтэн Вальтер Нернстийн нэрээр нэрлэсэн. Мөн исэлдэлт, бууралтад ордог химийн зүйлийн температур, химийн идэвхжил зэрэг цахилгаан химийн исэлдэлт, бууралтын урвалд нөлөөлдөг бусад хүчин зүйлсийг ашиглан боловсруулсан.
Нернстийн тэгшитгэлийг гаргахдаа эсэд тохиолддог цахилгаан химийн хувиралтай холбоотой Гиббсын чөлөөт энергийн стандарт өөрчлөлтийг авч үзэх хэрэгтэй. Цахилгаан химийн эсийн бууралтын урвалыг дараах байдлаар өгч болно:
Үхэр + z e– ⟶ Улаан
Термодинамикийн дагуу урвалын чөлөөт энергийн бодит өөрчлөлт нь
E=Eбууруулах – Eисэлдэлт
Гэсэн хэдий ч Гиббсийн чөлөөт энерги(ΔG) нь E (боломжтой ялгаа)-тай дараах байдлаар хамааралтай:
ΔG=-nFE
Энд n нь урвал явагдаж байх үед химийн зүйлийн хооронд шилжсэн электронуудын тоо, F нь Фарадей тогтмол юм. Хэрэв бид стандарт нөхцлүүдийг авч үзвэл тэгшитгэл нь дараах байдалтай байна:
ΔG0=-nFE0
Бид стандарт бус нөхцлийн Гиббсын чөлөөт энергийг стандарт нөхцлийн Гиббсын энергитэй дараах тэгшитгэлээр холбож болно.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
Тэгвэл бид дээрх тэгшитгэлүүдийг энэ стандарт тэгшитгэлд орлуулж, Nernst тэгшитгэлийг дараах байдлаар гаргаж болно:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
Гэсэн хэдий ч бид Фарадей тогтмол ба R (бүх нийтийн хийн тогтмол) утгуудыг ашиглан дээрх тэгшитгэлийг дахин бичиж болно.
E=E0 – (0.0592VlnQ/n)
Голдманы тэгшитгэл гэж юу вэ?
Голдманы тэгшитгэл нь эсийн мембраны физиологид эсийн мембран дээрх урвуу потенциалыг тодорхойлоход тустай. Энэ тэгшитгэлийг тухайн тэгшитгэлийг боловсруулсан эрдэмтэн Дэвид Э. Голдманы нэрээр нэрлэсэн. Мөн энэ нь Нернстийн тэгшитгэлээс гаралтай. Голдманы тэгшитгэл нь урвуу потенциалыг тодорхойлохдоо эсийн мембран дахь ионуудын жигд бус тархалт болон мембраны нэвчилтийн ялгааг харгалзан үздэг. Тэгшитгэл нь дараах байдалтай байна:
Хаана
- Эм нь эсийн мембран дээрх боломжит ялгаа,
- R нь бүх нийтийн хийн тогтмол,
- T нь термодинамик температур,
- Z нь химийн зүйлийн хооронд шилжиж буй электроны мольуудын тоо,
- F нь Фарадей тогтмол,
- PA эсвэл B нь мембраны А эсвэл В ион руу нэвчүүлэх чадвар ба
- [A эсвэл B]i нь эсийн мембран доторх А эсвэл В ионы концентраци юм.
Нернст тэгшитгэл ба Голдманы тэгшитгэлийн ялгаа юу вэ?
Нернст тэгшитгэл ба Голдманы тэгшитгэл нь цахилгаан химийн эсийн потенциалын хэмжилт болгон ашиглаж болох математик илэрхийлэл юм. Нернстийн тэгшитгэл ба Голдманы тэгшитгэлийн гол ялгаа нь Нерстийн тэгшитгэл нь бууралтын потенциал ба стандарт электродын потенциал хоорондын хамаарлыг тодорхойлдог бол Голдманы тэгшитгэл нь Нернстийн тэгшитгэлийн дериватив бөгөөд эсийн мембран дахь урвуу потенциалыг тодорхойлдогт оршино.
Доорх инфографик нь Нернст тэгшитгэл ба Голдманы тэгшитгэлийн ялгааг нэгтгэн харуулав.
Хураангуй – Нернст тэгшитгэл ба Голдманы тэгшитгэл
Нернст тэгшитгэл ба Голдманы тэгшитгэл нь цахилгаан химийн эсийн потенциалын хэмжилт болгон ашиглаж болох математик илэрхийлэл юм. Нерстийн тэгшитгэл ба Голдманы тэгшитгэлийн гол ялгаа нь Нерстийн тэгшитгэл нь бууралтын потенциал ба стандарт электродын потенциалын хамаарлыг тодорхойлдог боловч Голдманы тэгшитгэл нь Нернстийн тэгшитгэлийн дериватив бөгөөд эсийн мембран дээрх урвуу потенциалыг дүрсэлдэгт оршино.
