Der Hauptunterschied zwischen der Nernst-Gleichung und der Goldman-Gleichung besteht darin, dass die Nernst-Gleichung die Beziehung zwischen Reduktionspotential und Standardelektrodenpotential beschreibt, während die Goldman-Gleichung eine Ableitung der Nernst-Gleichung ist und das Umkehrpotential über eine Zellmembran beschreibt.
Eine elektrochemische Zelle ist ein elektrisches Gerät, das aus der chemischen Energie chemischer Reaktionen Strom erzeugen kann. Oder wir können diese Geräte verwenden, um chemische Reaktionen zu unterstützen, indem wir die erforderliche Energie aus Strom bereitstellen. Das Reduktionspotential einer elektrochemischen Zelle bestimmt die Fähigkeit der Zelle, Elektrizität zu erzeugen.
Was ist die Nernst-Gleichung?
Nernst-Gleichung ist ein mathematischer Ausdruck, der die Beziehung zwischen dem Reduktionspotential und dem Standard-Reduktionspotential einer elektrochemischen Zelle angibt. Die Gleichung ist nach dem Wissenschaftler W alther Nernst benannt. Und es wurde unter Verwendung der anderen Faktoren entwickelt, die die elektrochemischen Oxidations- und Reduktionsreaktionen beeinflussen, wie z. B. Temperatur und chemische Aktivität chemischer Spezies, die einer Oxidation und Reduktion unterliegen.
Bei der Ableitung der Nernst-Gleichung müssen wir die Standardänderungen der freien Energie von Gibbs berücksichtigen, die mit elektrochemischen Umwandlungen verbunden sind, die in der Zelle stattfinden. Die Reduktionsreaktion einer elektrochemischen Zelle kann wie folgt angegeben werden:
Ox + z e– ⟶ Rot
Nach der Thermodynamik beträgt die tatsächliche Änderung der freien Energie der Reaktion
E=EReduktion – EOxidation
Die freie Gibbs-Energie (ΔG) hängt jedoch wie folgt mit E (Potentialdifferenz) zusammen:
ΔG=-nFE
Wobei n die Anzahl der Elektronen ist, die zwischen chemischen Spezies übertragen werden, wenn die Reaktion fortschreitet, F die Faraday-Konstante ist. Betrachten wir die Standardbedingungen, dann lautet die Gleichung:
ΔG0=-nFE0
Wir können die freie Gibbs-Energie von nicht standardmäßigen Bedingungen mit der Gibbs-Energie von Standardbedingungen über die folgende Gleichung in Beziehung setzen.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
Dann können wir die obigen Gleichungen in diese Standardgleichung einsetzen, um die Nernst-Gleichung wie folgt zu erh alten:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
Wir können die obige Gleichung jedoch umschreiben, indem wir die Werte für die Faraday-Konstante und R (universelle Gaskonstante) verwenden.
E=E0 – (0.0592VlnQ/n)
Was ist die Goldman-Gleichung?
Die Goldman-Gleichung ist nützlich, um das Umkehrpotential über eine Zellmembran in der Zellmembranphysiologie zu bestimmen. Diese Gleichung wurde nach dem Wissenschaftler David E. Goldman benannt, der die Gleichung entwickelt hat. Und es wurde aus der Nernst-Gleichung abgeleitet. Die Goldman-Gleichung berücksichtigt bei der Bestimmung dieses Umkehrpotentials die ungleichmäßige Verteilung von Ionen über die Zellmembran und Unterschiede in der Membranpermeabilität. Die Gleichung lautet wie folgt:
Wo
- Em ist die Potentialdifferenz über die Zellmembran,
- R ist die universelle Gaskonstante,
- T ist die thermodynamische Temperatur,
- Z ist die Anzahl der Elektronenmole, die zwischen chemischen Spezies übertragen werden,
- F ist die Faraday-Konstante,
- PA oder B ist die Durchlässigkeit der Membran für A- oder B-Ionen, und
- [A oder B]i ist die Konzentration von A- oder B-Ion innerhalb der Zellmembran.
Was ist der Unterschied zwischen der Nernst-Gleichung und der Goldman-Gleichung?
Nernst-Gleichung und die Goldman-Gleichung sind mathematische Ausdrücke, die als Messungen des Potentials von elektrochemischen Zellen verwendet werden können. Der Hauptunterschied zwischen der Nernst-Gleichung und der Goldman-Gleichung besteht darin, dass die Nernst-Gleichung die Beziehung zwischen Reduktionspotential und dem Standardelektrodenpotential beschreibt, während die Goldman-Gleichung eine Ableitung der Nernst-Gleichung ist und das Umkehrpotential über eine Zellmembran beschreibt.
Die folgende Infografik fasst den Unterschied zwischen der Nernst-Gleichung und der Goldman-Gleichung zusammen.
Zusammenfassung – Nernst-Gleichung vs. Goldman-Gleichung
Nernst-Gleichung und die Goldman-Gleichung sind mathematische Ausdrücke, die als Messungen des Potentials von elektrochemischen Zellen verwendet werden können. Der Hauptunterschied zwischen der Nernst-Gleichung und der Goldman-Gleichung besteht darin, dass die Nernst-Gleichung die Beziehung zwischen dem Reduktionspotential und dem Standardelektrodenpotential beschreibt, die Goldman-Gleichung jedoch eine Ableitung der Nernst-Gleichung ist und das Umkehrpotential über eine Zellmembran beschreibt.
