Forskjellen mellom Nernst Potential og Zeta Potential

2024 Forfatter: Alex Aldridge | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 13:46

Nøkkelforskjellen mellom Nernst-potensial og Zeta-potensial er at Nernst-potensialet er gitt for en biologisk celle eller en elektrokjemisk celle, mens zeta-potensialet er gitt for en kolloidal dispersjon.

Nernstpotensial og zetapotensiale er termer i fysisk kjemi som beskriver potensialforskjellen mellom noe, f.eks. cellemembranen, elektrokjemisk celle, membranen til en dispergert partikkel i et dispersjonsmedium, etc.

Hva er Nernst-potensialet?

Nernst-potensial eller reverseringspotensial er potensialet over en cellemembran som motsetter nettodiffusjonen av et bestemt ion gjennom membranen. Derfor har dette begrepet anvendelser innen biokjemi. Vi kan bestemme Nernst-potensialet ved forholdet mellom konsentrasjonene av det spesifikke ionet (som prøver å passere gjennom cellemembranen) inne i cellen og utenfor cellen. Imidlertid brukes dette begrepet også i elektrokjemi, angående elektrokjemiske celler. Ligningen som brukes til å bestemme Nernst-potensialet kalles Nernst-ligningen.

Nernst-ligning kan beskrives som et matematisk uttrykk som gir sammenhengen mellom reduksjonspotensial og standard reduksjonspotensial for en elektrokjemisk celle. Denne ligningen ble oppk alt etter vitenskapsmannen W alther Nernst. Videre ble denne ligningen utviklet ved å bruke de andre faktorene som påvirker elektrokjemiske oksidasjons- og reduksjonsreaksjoner, som temperatur og kjemisk aktivitet til kjemiske arter som gjennomgår oksidasjon og reduksjon.

For å få Nernst-ligningen, må vi vurdere standardendringene i Gibbs frie energi som er assosiert med elektrokjemiske transformasjoner som skjer i cellen. Reduksjonsreaksjonen til en elektrokjemisk celle kan gis som følger:

Ox + z e^{– ⟶ Rød}

I termodynamikk er den faktiske frie energiendringen i reaksjonen

E=E_reduction – E_oxidation

Vi kan relatere Gibbs frie energi(ΔG) til E (potensialforskjell) som følger:

ΔG=-nFE

Hvor n er antallet elektroner som overføres mellom kjemiske arter når reaksjonen skrider frem, er F Faraday-konstanten. Hvis vi vurderer standardbetingelsene, er ligningen som følger:

ΔG⁰=-nFE⁰

Vi kan relatere Gibbs frie energi for ikke-standardtilstander med Gibbs-energien for standardbetingelser via følgende ligning.

ΔG=ΔG^{0 + RTlnQ}

Deretter kan vi erstatte ligningene ovenfor i denne standardligningen for å få Nernst-ligningen som følger:

-nFE=-nFE^{0 + RTlnQ}

Da er Nernst-ligningen som følger:

E=E^{0 – (RTlnQ/nF)}

Hva er Zeta-potensialet?

Zeta-potensial er det elektrokinetiske potensialet til en kolloidal dispersjon. Dette begrepet kommer fra den greske bokstaven "zeta". Generelt kaller vi dette elektrokinetiske potensialet for zetapotensial. Med andre ord er zetapotensialet potensialforskjellen mellom dispersjonsmediet og det stasjonære laget av fluidet festet til den dispergerte partikkelen til den kolloidale dispersjonen. Det betyr at begrepet zetapotensial gir oss en indikasjon på ladningen som er tilstede på partikkeloverflaten. Vi kan gjenkjenne to typer zetapotensiale: positivt og negativt zetapotensial. Videre er dette potensialet det vi måler som hastigheten til partiklene i en d.c. elektrisk felt.

Figur 01: En partikkel i en kolloidal suspensjon

Blant de to typene indikerer det positive zetapotensialet at de dispergerte partiklene i suspensjonen som vi måler zetapotensialet i har en positiv ladning. Dessuten, når vi vurderer verdiene, er det ingen signifikant forskjell mellom positivt og negativt zetapotensial.

På den annen side indikerer negativt zetapotensiale at de dispergerte partiklene i suspensjonen som vi måler zetapotensialet i har negativ ladning; dermed er ladningen til de dispergerte partiklene negativ.

Hva er forskjellen mellom Nernst Potential og Zeta Potential?

Nernst-potensial og zeta-potensial brukes i fysisk kjemi. Hovedforskjellen mellom Nernst-potensial og Zeta-potensial er at Nernst-potensialet er gitt for en biologisk celle eller en elektrokjemisk celle, mens zeta-potensialet er gitt for en kolloidal dispersjon.

Infografikken nedenfor viser flere forskjeller mellom Nernst-potensial og Zeta-potensial.

Sammendrag – Nernst Potential vs Zeta Potential

Begrepene Nernst-potensial og zeta-potensial brukes i fysisk kjemi. Hovedforskjellen mellom Nernst-potensial og Zeta-potensial er at Nernst-potensialet er gitt for en biologisk celle eller en elektrokjemisk celle, mens zeta-potensialet er gitt for en kolloidal dispersjon.