La diferencia clave entre la ecuación de Nernst y la ecuación de Goldman es que la ecuación de Nernst describe la relación entre el potencial de reducción y el potencial de electrodo estándar, mientras que la ecuación de Goldman es un derivado de la ecuación de Nernst y describe el potencial de inversión a través de una membrana celular.
Una celda electroquímica es un dispositivo eléctrico que puede generar electricidad utilizando la energía química de las reacciones químicas. O bien, podemos usar estos dispositivos para ayudar a las reacciones químicas al proporcionar la energía requerida de la electricidad. El potencial de reducción de una celda electroquímica determina la capacidad de la celda para producir electricidad.
¿Qué es la ecuación de Nernst?
La ecuación de Nernst es una expresión matemática que da la relación entre el potencial de reducción y el potencial de reducción estándar de una celda electroquímica. La ecuación lleva el nombre del científico W alther Nernst. Y se desarrolló usando los otros factores que afectan las reacciones electroquímicas de oxidación y reducción, como la temperatura y la actividad química de las especies químicas que sufren oxidación y reducción.
Al derivar la ecuación de Nernst, debemos considerar los cambios estándar en la energía libre de Gibbs que se asocia con las transformaciones electroquímicas que ocurren en la celda. La reacción de reducción de una celda electroquímica se puede dar de la siguiente manera:
Buey + z e– ⟶ Rojo
Según la termodinámica, el cambio real de energía libre de la reacción es, E=Ereducción – Eoxidación
Sin embargo, la energía libre de Gibbs (ΔG) está relacionada con la E (diferencia de potencial) de la siguiente manera:
ΔG=-nFE
Donde n es el número de electrones transferidos entre especies químicas cuando la reacción está progresando, F es la constante de Faraday. Si consideramos las condiciones estándar, entonces la ecuación es la siguiente:
ΔG0=-nFE0
Podemos relacionar la energía libre de Gibbs de condiciones no estándar con la energía de Gibbs de condiciones estándar a través de la siguiente ecuación.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
Entonces, podemos sustituir las ecuaciones anteriores en esta ecuación estándar para obtener la ecuación de Nernst de la siguiente manera:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
Sin embargo, podemos reescribir la ecuación anterior usando los valores de la constante de Faraday y R (constante universal de los gases).
E=E0 – (0.0592VlnQ/n)
¿Qué es la ecuación de Goldman?
La ecuación de Goldman es útil para determinar el potencial inverso a través de una membrana celular en la fisiología de la membrana celular. Esta ecuación lleva el nombre del científico David E. Goldman, quien desarrolló la ecuación. Y se derivó de la ecuación de Nernst. La ecuación de Goldman tiene en cuenta la distribución desigual de iones a través de la membrana celular y las diferencias en la permeabilidad de la membrana al determinar este potencial inverso. La ecuación es la siguiente:
Dónde
- Em es la diferencia de potencial a través de la membrana celular,
- R es la constante universal de los gases,
- T es la temperatura termodinámica,
- Z es el número de moles de electrones que se transfieren entre especies químicas,
- F es la constante de Faraday,
- PA o B es la permeabilidad de la membrana hacia el ion A o B, y
- [A o B]i es la concentración de iones A o B dentro de la membrana celular.
¿Cuál es la diferencia entre la ecuación de Nernst y la ecuación de Goldman?
La ecuación de Nernst y la ecuación de Goldman son expresiones matemáticas que se pueden utilizar como medidas del potencial de las celdas electroquímicas. La diferencia clave entre la ecuación de Nernst y la ecuación de Goldman es que la ecuación de Nernst describe la relación entre el potencial de reducción y el potencial de electrodo estándar, mientras que la ecuación de Goldman es un derivado de la ecuación de Nernst y describe el potencial de inversión a través de una membrana celular.
La siguiente infografía resume la diferencia entre la ecuación de Nernst y la ecuación de Goldman.
Resumen: ecuación de Nernst frente a ecuación de Goldman
La ecuación de Nernst y la ecuación de Goldman son expresiones matemáticas que se pueden utilizar como medidas del potencial de las celdas electroquímicas. La diferencia clave entre la ecuación de Nernst y la ecuación de Goldman es que la ecuación de Nernst describe la relación entre el potencial de reducción y el potencial de electrodo estándar, pero la ecuación de Goldman es un derivado de la ecuación de Nernst y describe el potencial de inversión a través de una membrana celular.
