ความแตกต่างระหว่างศักยภาพ Nernst และศักยภาพ Zeta

2024 ผู้เขียน: Alex Aldridge | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 13:51

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างศักยภาพของ Nernst และศักยภาพของ Zeta คือศักยภาพของ Nernst นั้นถูกกำหนดให้กับเซลล์ชีวภาพหรือเซลล์ไฟฟ้าเคมี ในขณะที่ศักยภาพของ Zeta จะได้รับสำหรับการกระจายคอลลอยด์

ศักยภาพ Nernst และศักยภาพของซีตาคือคำศัพท์ทางเคมีกายภาพที่อธิบายความต่างศักย์ระหว่างบางสิ่ง เช่น เยื่อหุ้มเซลล์ เซลล์ไฟฟ้าเคมี เมมเบรนของอนุภาคที่กระจายตัวในตัวกลางกระจายตัว ฯลฯ

ศักยภาพของ Nernst คืออะไร

ศักยภาพที่น้อยที่สุดหรือศักยภาพในการพลิกกลับคือศักย์ข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ที่ต่อต้านการแพร่กระจายสุทธิของไอออนเฉพาะผ่านเมมเบรนดังนั้นคำนี้มีการใช้งานในชีวเคมี เราสามารถกำหนดศักย์ Nernst ได้ด้วยอัตราส่วนของความเข้มข้นของไอออนจำเพาะนั้น (ซึ่งกำลังพยายามผ่านเยื่อหุ้มเซลล์) ภายในเซลล์และภายนอกเซลล์ อย่างไรก็ตาม คำนี้ยังใช้ในเคมีไฟฟ้า เกี่ยวกับเซลล์ไฟฟ้าเคมี สมการที่ใช้กำหนดศักยภาพของ Nernst เรียกว่าสมการ Nernst

สมการเนิร์นสต์สามารถอธิบายได้ว่าเป็นนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ที่ให้ความสัมพันธ์ระหว่างศักยภาพการรีดักชันและศักย์การลดมาตรฐานของเซลล์ไฟฟ้าเคมี สมการนี้ตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์ W alther Nernst นอกจากนี้ สมการนี้ได้รับการพัฒนาโดยใช้ปัจจัยอื่นๆ ที่มีผลต่อการเกิดออกซิเดชันและปฏิกิริยารีดักชันของไฟฟ้าเคมี เช่น อุณหภูมิและกิจกรรมทางเคมีของสารเคมีที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันและการลดลง

เพื่อให้ได้สมการ Nernst เราต้องพิจารณาการเปลี่ยนแปลงมาตรฐานของพลังงานกิ๊บส์ฟรีที่เกี่ยวข้องกับการแปลงไฟฟ้าเคมีที่เกิดขึ้นในเซลล์ ปฏิกิริยารีดักชันของเซลล์ไฟฟ้าเคมีสามารถกำหนดได้ดังนี้:

Ox + z e^{– ⟶ สีแดง}

ในอุณหพลศาสตร์ การเปลี่ยนแปลงพลังงานอิสระที่แท้จริงของปฏิกิริยาคือ

E=E_reduction – E_{ออกซิเดชัน}

เราสามารถเชื่อมโยงพลังงาน Gibbs ฟรี (ΔG) กับ E (ความต่างที่อาจเกิดขึ้น) ได้ดังนี้:

ΔG=-nFE

โดยที่ n คือจำนวนอิเล็กตรอนที่ถ่ายโอนระหว่างสปีชีส์เคมีเมื่อปฏิกิริยาดำเนินไป F คือค่าคงที่ฟาราเดย์ หากเราพิจารณาเงื่อนไขมาตรฐาน สมการจะเป็นดังนี้:

ΔG⁰=-nFE⁰

เราสามารถเชื่อมโยงพลังงานกิ๊บส์ฟรีของเงื่อนไขที่ไม่ได้มาตรฐานกับพลังงานกิ๊บส์ของเงื่อนไขมาตรฐานผ่านสมการต่อไปนี้

ΔG=ΔG^{0 + RTlnQ}

จากนั้น เราสามารถแทนที่สมการข้างต้นลงในสมการมาตรฐานนี้เพื่อให้ได้สมการ Nernst ได้ดังนี้:

-nFE=-nFE^{0 + RTlnQ}

จากนั้นสมการเนิร์นสต์จะเป็นดังนี้:

E=E^{0 – (RTlnQ/nF)}

ศักยภาพของซีตาคืออะไร

ศักยภาพซีตาคือศักย์ไฟฟ้าของการกระจายคอลลอยด์ คำนี้มาจากอักษรกรีก "ซีตา" โดยทั่วไป เราเรียกสิ่งนี้ว่าศักย์ไฟฟ้าซีตาศักย์ไฟฟ้า กล่าวอีกนัยหนึ่ง ศักย์ซีตาคือความต่างศักย์ระหว่างตัวกลางกระจายตัวและชั้นนิ่งของของไหลที่ติดอยู่กับอนุภาคที่กระจัดกระจายของการกระจายตัวของคอลลอยด์ นั่นหมายถึงคำว่าศักย์ซีตาทำให้เราบ่งบอกถึงประจุที่มีอยู่บนพื้นผิวอนุภาค เราสามารถจำแนกศักยภาพซีตาได้สองประเภท: ศักยภาพซีตาบวกและลบ นอกจากนี้ ศักยภาพนี้คือสิ่งที่เราวัดเป็นความเร็วของอนุภาคในกระแสตรง สนามไฟฟ้า

รูปที่ 01: อนุภาคในสารแขวนลอยคอลลอยด์

ในทั้งสองประเภท ศักยภาพซีตาเชิงบวกบ่งชี้ว่าอนุภาคที่กระจัดกระจายในสารแขวนลอยที่เราวัดศักยภาพซีตามีประจุบวก ยิ่งกว่านั้น เมื่อเรากำลังพิจารณาค่าต่างๆ ไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างศักยภาพซีตาที่เป็นบวกและลบ

ในทางกลับกัน ศักย์ซีตาลบบ่งชี้ว่าอนุภาคที่กระจัดกระจายในสารแขวนลอยที่เราวัดศักยภาพซีตามีประจุลบ ดังนั้นประจุของอนุภาคที่กระจัดกระจายจึงเป็นลบ

ความแตกต่างระหว่างศักยภาพ Nernst และศักยภาพ Zeta คืออะไร

ศักยภาพของ Nernst และศักยภาพของ zeta ถูกนำมาใช้ในเคมีกายภาพ ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างศักยภาพของ Nernst และศักยภาพของ Zeta คือ ศักยภาพของ Nernst ถูกกำหนดให้กับเซลล์ชีวภาพหรือเซลล์ไฟฟ้าเคมี ในขณะที่ศักยภาพของซีตาจะได้รับสำหรับการกระจายคอลลอยด์

ภาพด้านล่างแสดงให้เห็นความแตกต่างระหว่างศักยภาพของ Nernst และศักยภาพของ Zeta

สรุป – Nernst Potential vs Zeta Potential

คำว่าศักย์ Nernst และศักยภาพของซีตาถูกนำมาใช้ในวิชาเคมีกายภาพ ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างศักยภาพของ Nernst และศักยภาพของ Zeta คือ ศักยภาพของ Nernst ถูกกำหนดให้กับเซลล์ชีวภาพหรือเซลล์ไฟฟ้าเคมี ในขณะที่ศักยภาพของซีตาจะได้รับสำหรับการกระจายคอลลอยด์