Η βασική διαφορά μεταξύ του δυναμικού Nernst και του δυναμικού Zeta είναι ότι το δυναμικό Nernst δίνεται για ένα βιολογικό κύτταρο ή ένα ηλεκτροχημικό στοιχείο, ενώ το δυναμικό ζήτα δίνεται για μια κολλοειδή διασπορά.
Νερνστικό δυναμικό και δυναμικό ζήτα είναι όροι στη φυσική χημεία που περιγράφουν τη διαφορά δυναμικού μεταξύ κάτι, π.χ. η κυτταρική μεμβράνη, η ηλεκτροχημική κυψέλη, η μεμβράνη ενός διασκορπισμένου σωματιδίου σε ένα μέσο διασποράς, κ.λπ.
Τι είναι το Nernst Potential;
Νερνικό δυναμικό ή δυναμικό αντιστροφής είναι το δυναμικό σε μια κυτταρική μεμβράνη που αντιτίθεται στην καθαρή διάχυση ενός συγκεκριμένου ιόντος μέσω της μεμβράνης. Επομένως, αυτός ο όρος έχει εφαρμογές στη βιοχημεία. Μπορούμε να προσδιορίσουμε το δυναμικό Nernst από την αναλογία των συγκεντρώσεων αυτού του συγκεκριμένου ιόντος (το οποίο προσπαθεί να περάσει μέσα από την κυτταρική μεμβράνη) μέσα στο κύτταρο και έξω από το κύτταρο. Ωστόσο, αυτός ο όρος χρησιμοποιείται και στην ηλεκτροχημεία, όσον αφορά τα ηλεκτροχημικά κύτταρα. Η εξίσωση που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του δυναμικού Nernst ονομάζεται εξίσωση Nernst.
Η Η εξίσωση Nernst μπορεί να περιγραφεί ως μια μαθηματική έκφραση που δίνει τη σχέση μεταξύ του δυναμικού μείωσης και του τυπικού δυναμικού μείωσης ενός ηλεκτροχημικού στοιχείου. Αυτή η εξίσωση πήρε το όνομά του από τον επιστήμονα W alther Nernst. Επιπλέον, αυτή η εξίσωση αναπτύχθηκε χρησιμοποιώντας άλλους παράγοντες που επηρεάζουν τις ηλεκτροχημικές αντιδράσεις οξείδωσης και αναγωγής, όπως η θερμοκρασία και η χημική δραστηριότητα των χημικών ειδών που υφίστανται οξείδωση και αναγωγή.
Για να λάβουμε την εξίσωση Nernst, πρέπει να εξετάσουμε τις τυπικές αλλαγές στην ελεύθερη ενέργεια Gibbs που σχετίζεται με ηλεκτροχημικούς μετασχηματισμούς που συμβαίνουν στο κύτταρο. Η αντίδραση αναγωγής ενός ηλεκτροχημικού στοιχείου μπορεί να δοθεί ως εξής:
Ox + z e– ⟶ Κόκκινο
Στη θερμοδυναμική, η πραγματική μεταβολή της ελεύθερης ενέργειας της αντίδρασης είναι, E=Ereduction – Eοξείδωση
Μπορούμε να συσχετίσουμε την ελεύθερη ενέργεια Gibbs (ΔG) με το E (διαφορά δυναμικού) ως εξής:
ΔG=-nFE
Όπου n είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων που μεταφέρονται μεταξύ των χημικών ειδών όταν η αντίδραση εξελίσσεται, F είναι η σταθερά Faraday. Αν λάβουμε υπόψη τις τυπικές συνθήκες, τότε η εξίσωση είναι η εξής:
ΔG0=-nFE0
Μπορούμε να συσχετίσουμε την ελεύθερη ενέργεια Gibbs των μη τυπικών συνθηκών με την ενέργεια Gibbs των τυπικών συνθηκών μέσω της ακόλουθης εξίσωσης.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
Στη συνέχεια, μπορούμε να αντικαταστήσουμε τις παραπάνω εξισώσεις σε αυτήν την τυπική εξίσωση για να πάρουμε την εξίσωση Nernst ως εξής:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
Τότε η εξίσωση Nernst έχει ως εξής:
E=E0 – (RTlnQ/nF)
Τι είναι το Zeta Potential;
Δυναμικό Ζήτα είναι το ηλεκτροκινητικό δυναμικό μιας κολλοειδούς διασποράς. Ο όρος αυτός προέρχεται από το ελληνικό γράμμα «ζήτα». Γενικά, ονομάζουμε αυτό το ηλεκτροκινητικό δυναμικό ζήτα δυναμικό. Με άλλα λόγια, το δυναμικό ζήτα είναι η διαφορά δυναμικού μεταξύ του μέσου διασποράς και του στάσιμου στρώματος του ρευστού που συνδέεται με το διεσπαρμένο σωματίδιο της κολλοειδούς διασποράς. Αυτό σημαίνει ότι ο όρος δυναμικό ζήτα μας δίνει μια ένδειξη του φορτίου που υπάρχει στην επιφάνεια των σωματιδίων. Μπορούμε να αναγνωρίσουμε δύο τύπους δυναμικού ζήτα: θετικό και αρνητικό δυναμικό ζήτα. Επιπλέον, αυτό το δυναμικό είναι αυτό που μετράμε ως την ταχύτητα των σωματιδίων σε ένα d.c. ηλεκτρικό πεδίο.
Εικόνα 01: Ένα σωματίδιο σε ένα κολλοειδές εναιώρημα
Μεταξύ των δύο τύπων, το θετικό δυναμικό ζήτα υποδεικνύει ότι τα διεσπαρμένα σωματίδια στο εναιώρημα στο οποίο μετράμε το δυναμικό ζήτα έχουν θετικό φορτίο. Επιπλέον, όταν εξετάζουμε τις τιμές, δεν υπάρχει σημαντική διαφορά μεταξύ θετικού και αρνητικού δυναμικού ζήτα.
Από την άλλη πλευρά, το αρνητικό δυναμικό ζήτα δείχνει ότι τα διεσπαρμένα σωματίδια στο εναιώρημα στο οποίο μετράμε το δυναμικό ζήτα έχουν αρνητικό φορτίο. Έτσι, το φορτίο των διασκορπισμένων σωματιδίων είναι αρνητικό.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του δυναμικού Nernst και του δυναμικού Zeta;
Νερνστικό δυναμικό και δυναμικό ζήτα χρησιμοποιούνται στη φυσική χημεία. Η βασική διαφορά μεταξύ του δυναμικού Nernst και του δυναμικού Zeta είναι ότι το δυναμικό Nernst δίνεται για ένα βιολογικό κύτταρο ή ένα ηλεκτροχημικό κύτταρο ενώ το δυναμικό ζήτα δίνεται για μια κολλοειδή διασπορά.
Το παρακάτω infographic δείχνει περισσότερες διαφορές μεταξύ του δυναμικού Nernst και του δυναμικού Zeta.
Σύνοψη – Nernst Potential vs Zeta Potential
Οι όροι δυναμικό Nernst και δυναμικό ζήτα χρησιμοποιούνται στη φυσική χημεία. Η βασική διαφορά μεταξύ του δυναμικού Nernst και του δυναμικού Zeta είναι ότι το δυναμικό Nernst δίνεται για ένα βιολογικό κύτταρο ή ένα ηλεκτροχημικό κύτταρο ενώ το δυναμικό ζήτα δίνεται για μια κολλοειδή διασπορά.
