La diferència clau entre l'equació de Nernst i l'equació de Goldman és que l'equació de Nernst descriu la relació entre el potencial de reducció i el potencial d'elèctrode estàndard, mentre que l'equació de Goldman és una derivada de l'equació de Nernst i descriu el potencial d'inversió a través d'una membrana cel·lular.
Una cèl·lula electroquímica és un dispositiu elèctric que pot generar electricitat utilitzant l'energia química de les reaccions químiques. O bé, podem utilitzar aquests dispositius per ajudar a les reaccions químiques proporcionant l'energia necessària a partir de l'electricitat. El potencial de reducció d'una cèl·lula electroquímica determina la capacitat de la cèl·lula per produir electricitat.
Què és l'equació de Nernst?
L'equació de Nernst és una expressió matemàtica que dóna la relació entre el potencial de reducció i el potencial de reducció estàndard d'una cèl·lula electroquímica. L'equació rep el nom del científic W alther Nernst. A més, es va desenvolupar utilitzant altres factors que afecten les reaccions electroquímiques d'oxidació i reducció, com ara la temperatura i l'activitat química d'espècies químiques que pateixen oxidació i reducció.
En derivar l'equació de Nernst, hem de tenir en compte els canvis estàndard en l'energia lliure de Gibbs que s'associen a les transformacions electroquímiques que es produeixen a la cèl·lula. La reacció de reducció d'una pila electroquímica es pot donar de la següent manera:
Ox + z e– ⟶ Vermell
Segons la termodinàmica, el canvi d'energia lliure real de la reacció és, E=Ereducció – Eoxidació
No obstant això, l'energia lliure de Gibbs (ΔG) està relacionada amb la E (diferència de potencial) de la següent manera:
ΔG=-nFE
On n és el nombre d'electrons transferits entre espècies químiques quan la reacció avança, F és la constant de Faraday. Si considerem les condicions estàndard, aleshores l'equació és la següent:
ΔG0=-nFE0
Podem relacionar l'energia lliure de Gibbs de condicions no estàndard amb l'energia de Gibbs de condicions estàndard mitjançant l'equació següent.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
A continuació, podem substituir les equacions anteriors en aquesta equació estàndard per obtenir l'equació de Nernst de la següent manera:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
No obstant això, podem reescriure l'equació anterior utilitzant els valors de la constant de Faraday i R (constante de gas universal).
E=E0 – (0,0592VlnQ/n)
Què és l'equació de Goldman?
L'equació de Goldman és útil per determinar el potencial invers a través d'una membrana cel·lular en la fisiologia de la membrana cel·lular. Aquesta equació va rebre el nom del científic David E. Goldman, que va desenvolupar l'equació. I, es va derivar de l'equació de Nernst. L'equació de Goldman té en compte la distribució desigual dels ions a través de la membrana cel·lular i les diferències en la permeabilitat de la membrana a l'hora de determinar aquest potencial invers. L'equació és la següent:
On
- Em és la diferència de potencial a través de la membrana cel·lular,
- R és la constant de gas universal,
- T és la temperatura termodinàmica,
- Z és el nombre de mols d'electrons que s'estan transferint entre espècies químiques,
- F és la constant de Faraday,
- PA o B és la permeabilitat de la membrana cap a l'ió A o B, i
- [A o B]i és la concentració d'ions A o B dins de la membrana cel·lular.
Quina diferència hi ha entre l'equació de Nernst i l'equació de Goldman?
L'equació de Nernst i l'equació de Goldman són expressions matemàtiques que es poden utilitzar com a mesures del potencial de les cèl·lules electroquímiques. La diferència clau entre l'equació de Nernst i l'equació de Goldman és que l'equació de Nernst descriu la relació entre el potencial de reducció i el potencial estàndard de l'elèctrode, mentre que l'equació de Goldman és una derivada de l'equació de Nernst i descriu el potencial d'inversió a través d'una membrana cel·lular.
La infografia següent resumeix la diferència entre l'equació de Nernst i l'equació de Goldman.
Resum: equació de Nernst i equació de Goldman
L'equació de Nernst i l'equació de Goldman són expressions matemàtiques que es poden utilitzar com a mesures del potencial de les cèl·lules electroquímiques. La diferència clau entre l'equació de Nernst i l'equació de Goldman és que l'equació de Nernst descriu la relació entre el potencial de reducció i el potencial estàndard de l'elèctrode, però l'equació de Goldman és una derivada de l'equació de Nernst i descriu el potencial d'inversió a través d'una membrana cel·lular..
