הבדל בין Nernst Potential ל-Zeta Potential

2024 מְחַבֵּר: Alex Aldridge | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 13:39

ההבדל העיקרי בין פוטנציאל Nernst לפוטנציאל Zeta הוא שפוטנציאל Nernst ניתן עבור תא ביולוגי או תא אלקטרוכימי ואילו פוטנציאל זיטה ניתן לפיזור קולואידי.

פוטנציאל Nernst ופוטנציאל זיטה הם מונחים בכימיה פיזיקלית המתארים את ההבדל הפוטנציאלי בין משהו, למשל. קרום התא, תא אלקטרוכימי, ממברנה של חלקיק מפוזר בתווך פיזור וכו'.

מהו פוטנציאל Nernst?

פוטנציאל Nernst או היפוך פוטנציאל הוא הפוטנציאל על פני קרום תא שמתנגד לדיפוזיה נטו של יון מסוים דרך הממברנה.לכן, למונח זה יש יישומים בביוכימיה. אנו יכולים לקבוע את פוטנציאל ה-Nernst לפי היחס בין הריכוזים של אותו יון ספציפי (שמנסה לעבור דרך קרום התא) בתוך התא ומחוץ לתא. עם זאת, מונח זה משמש גם באלקטרוכימיה, לגבי תאים אלקטרוכימיים. המשוואה המשמשת לקביעת הפוטנציאל של Nernst נקראת משוואת Nernst.

ניתן לתאר את משוואת נרנסט כביטוי מתמטי הנותן את הקשר בין פוטנציאל ההפחתה לפוטנציאל ההפחתה הסטנדרטי של תא אלקטרוכימי. משוואה זו נקראה על שם המדען וולתר נרנסט. יתר על כן, משוואה זו פותחה תוך שימוש בגורמים אחרים המשפיעים על תגובות חמצון והפחתה אלקטרוכימיים, כגון טמפרטורה ופעילות כימית של מינים כימיים שעוברים חמצון והפחתה.

כדי לקבל את משוואת Nernst, עלינו לשקול את השינויים הסטנדרטיים באנרגיה החופשית של Gibbs הקשורה לטרנספורמציות אלקטרוכימיות המתרחשות בתא. תגובת ההפחתה של תא אלקטרוכימי יכולה להינתן באופן הבא:

Ox + z e^{– ⟶ אדום}

בתרמודינמיקה, שינוי האנרגיה החופשית בפועל של התגובה הוא, E=E_reduction – E_oxidation

אנו יכולים לקשר את האנרגיה החופשית של Gibbs (ΔG) ל-E (הבדל פוטנציאלי) באופן הבא:

ΔG=-nFE

כאשר n הוא מספר האלקטרונים המועברים בין מינים כימיים כאשר התגובה מתקדמת, F הוא קבוע פאראדיי. אם ניקח בחשבון את התנאים הסטנדרטיים, המשוואה היא כדלקמן:

ΔG⁰=-nFE⁰

אנו יכולים לקשר את האנרגיה החופשית של גיבס בתנאים לא סטנדרטיים עם האנרגיה של Gibbs בתנאים הסטנדרטיים באמצעות המשוואה הבאה.

ΔG=ΔG^{0 + RTlnQ}

לאחר מכן, נוכל להחליף את המשוואות לעיל במשוואה סטנדרטית זו כדי לקבל את משוואת Nernst באופן הבא:

-nFE=-nFE^{0 + RTlnQ}

אז משוואת Nernst היא כדלקמן:

E=E^{0 – (RTlnQ/nF)}

מהו פוטנציאל זיטה?

פוטנציאל זיטה הוא הפוטנציאל האלקטרו-קינטי של פיזור קולואידי. מונח זה בא מהאות היוונית "זטה". באופן כללי, אנו קוראים לפוטנציאל האלקטרו-קינטי הזה פוטנציאל זטה. במילים אחרות, פוטנציאל זיטה הוא הפרש הפוטנציאלים בין מדיום הפיזור לשכבה הנייחת של הנוזל המחובר לחלקיק המפוזר של הפיזור הקולואידי. זה אומר שהמונח פוטנציאל זיטה נותן לנו אינדיקציה למטען שקיים על פני החלקיקים. אנו יכולים לזהות שני סוגים של פוטנציאל זיטה: פוטנציאל זיטה חיובי ושלילי. יתר על כן, פוטנציאל זה הוא מה שאנו מודדים כמהירות החלקיקים ב-d.c. שדה חשמלי.

איור 01: חלקיק בתרחיף קולואידי

בין שני הסוגים, פוטנציאל הזטה החיובי מצביע על כך שלחלקיקים המפוזרים בתרחיף שבו אנו מודדים את פוטנציאל הזטה יש מטען חיובי. יתרה מכך, כאשר אנו בוחנים את הערכים, אין הבדל משמעותי בין פוטנציאל זיטה חיובי לשלילי.

מצד שני, פוטנציאל זיטה שלילי מצביע על כך שלחלקיקים המפוזרים בתרחיף שבו אנו מודדים את פוטנציאל הזטה יש מטען שלילי; לפיכך, המטען של החלקיקים המפוזרים הוא שלילי.

מה ההבדל בין Nernst Potential ו-Zeta Potential?

פוטנציאל Nernst ופוטנציאל זטה משמשים בכימיה פיזיקלית. ההבדל העיקרי בין פוטנציאל Nernst לפוטנציאל Zeta הוא שפוטנציאל Nernst ניתן עבור תא ביולוגי או תא אלקטרוכימי ואילו פוטנציאל זיטה ניתן לפיזור קולואידי.

למטה אינפוגרפיקה מציגה הבדלים נוספים בין פוטנציאל Nernst לפוטנציאל Zeta.

סיכום – פוטנציאל Nernst vs Zeta Potential

המונחים Nernst potential ו-zeta potential משמשים בכימיה פיזיקלית. ההבדל העיקרי בין פוטנציאל Nernst לפוטנציאל Zeta הוא שפוטנציאל Nernst ניתן עבור תא ביולוגי או תא אלקטרוכימי ואילו פוטנציאל זיטה ניתן לפיזור קולואידי.