La differenza fondamentale tra l'equazione di Nernst e l'equazione di Goldman è che l'equazione di Nernst descrive la relazione tra potenziale di riduzione e potenziale dell'elettrodo standard, mentre l'equazione di Goldman è una derivata dell'equazione di Nernst e descrive il potenziale di inversione attraverso una membrana cellulare.
Una cella elettrochimica è un dispositivo elettrico in grado di generare elettricità utilizzando l'energia chimica delle reazioni chimiche. Oppure possiamo usare questi dispositivi per aiutare le reazioni chimiche fornendo l'energia richiesta dall'elettricità. Il potenziale di riduzione di una cella elettrochimica determina la capacità della cella di produrre elettricità.
Cos'è l'equazione di Nernst?
L'equazione di Nernst è un'espressione matematica che fornisce la relazione tra il potenziale di riduzione e il potenziale di riduzione standard di una cella elettrochimica. L'equazione prende il nome dallo scienziato W alther Nernst. Inoltre, è stato sviluppato utilizzando gli altri fattori che influenzano le reazioni di ossidazione e riduzione elettrochimica, come la temperatura e l'attività chimica delle specie chimiche che subiscono ossidazione e riduzione.
Nel derivare l'equazione di Nernst, dobbiamo considerare i cambiamenti standard nell'energia libera di Gibbs associati alle trasformazioni elettrochimiche che avvengono nella cellula. La reazione di riduzione di una cella elettrochimica può essere data come segue:
Ox + z e– ⟶ Rosso
Secondo la termodinamica, l'effettiva variazione di energia libera della reazione è, MI=MIriduzione – MIossidazione
Tuttavia, l'energia libera di Gibbs (ΔG) è correlata al MI (differenza potenziale) come segue:
ΔG=-nFE
Dove n è il numero di elettroni trasferiti tra specie chimiche quando la reazione sta progredendo, F è la costante di Faraday. Se consideriamo le condizioni standard, l'equazione è la seguente:
ΔG0=-nFE0
Possiamo mettere in relazione l'energia libera di Gibbs di condizioni non standard con l'energia di Gibbs di condizioni standard tramite la seguente equazione.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
Quindi, possiamo sostituire le equazioni precedenti in questa equazione standard per ottenere l'equazione di Nernst come segue:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
Tuttavia, possiamo riscrivere l'equazione precedente usando i valori per la costante di Faraday e R (costante universale del gas).
MI=MI0 – (0,0592VlnQ/n)
Cos'è l'equazione di Goldman?
L'equazione di Goldman è utile per determinare il potenziale inverso attraverso una membrana cellulare nella fisiologia della membrana cellulare. Questa equazione prende il nome dallo scienziato David E. Goldman, che ha sviluppato l'equazione. Ed è stato derivato dall'equazione di Nernst. L'equazione di Goldman tiene conto della distribuzione irregolare degli ioni attraverso la membrana cellulare e delle differenze nella permeabilità della membrana quando si determina questo potenziale inverso. L'equazione è la seguente:
Dove
- Em è la differenza di potenziale attraverso la membrana cellulare,
- R è la costante del gas universale,
- T è la temperatura termodinamica,
- Z è il numero di moli di elettroni che vengono trasferiti tra specie chimiche,
- F è la costante di Faraday,
- PA o B è la permeabilità della membrana verso gli ioni A o B, e
- [A o B]i è la concentrazione di ioni A o B all'interno della membrana cellulare.
Qual è la differenza tra l'equazione di Nernst e l'equazione di Goldman?
L'equazione di Nernst e l'equazione di Goldman sono espressioni matematiche che possono essere utilizzate come misurazioni del potenziale delle celle elettrochimiche. Il differenza fondamentale tra l'equazione di Nernst e l'equazione di Goldman è quello l'equazione di Nernst descrive la relazione tra il potenziale di riduzione e il potenziale dell'elettrodo standard, mentre l'equazione di Goldman è un derivato dell'equazione di Nernst e descrive il potenziale di inversione attraverso una membrana cellulare.
L'infografica qui sotto riassume la differenza tra l'equazione di Nernst e l'equazione di Goldman.
Riepilogo – Equazione di Nernst vs Equazione di Goldman
L'equazione di Nernst e l'equazione di Goldman sono espressioni matematiche che possono essere utilizzate come misurazioni del potenziale delle celle elettrochimiche. Il differenza fondamentale tra l'equazione di Nernst e l'equazione di Goldman è che l'equazione di Nernst descrive la relazione tra il potenziale di riduzione e il potenziale dell'elettrodo standard, ma l'equazione di Goldman è una derivata dell'equazione di Nernst e descrive il potenziale di inversione attraverso una membrana cellulare.
