ლექცია 15
1. ელექტროქიმიის ცნება. ატომები შედგება დამუხტული ნაწილაკებისგან - ბირთვები (+) და ელექტრონები (-), მაგრამ ზოგადად ისინი ელექტრული ნეიტრალურია. ელექტრული მუხტების არსებობა შეიძლება არ იყოს შესამჩნევი. მაგრამ ხანდახან ვხვდებით ელექტრიფიკაციას. თმას ვივარცხნით, მაგრამ თავზე თმა იფანტება. ტანსაცმელი სხეულს ეწებება და ხრაშუნა ელექტრული გამონადენიც კი ისმის. ეს ავლენს ერთ უნივერსალურ ფენომენს - ელექტრული მუხტების წარმოქმნას ფაზის საზღვრებზე. შეხებადი ზედაპირები ხან სპონტანურად, ხან სამუშაოს დახარჯვისას (ელექტრიფიკაციის შემთხვევა ხახუნის გზით) იძენს საპირისპირო ელექტრულ მუხტს. გარდა აშკარა მაგალითებისა, ბატარეებში ელექტრული დენის გამომწვევია ზედაპირული მუხტები; თერმოელემენტების მოქმედება; ნერვული უჯრედების მემბრანებზე დამუხტვა უზრუნველყოფს ნერვული იმპულსების გამტარობას; ნანონაწილაკებზე მუხტი ასტაბილურებს დისპერსიულ სისტემებს და ა.შ. თვით სახელი ელექტროენერგია წარმოიშვა ქარვის ელექტრიფიკაციის უნარისგან (ბერძნულად hlektro - ქარვა.)
ფიზიკური ქიმიის დარგი, რომელიც სწავლობს ქიმიურ და ელექტრულ მოვლენებს შორის ურთიერთკავშირს, ეწოდება ელექტროქიმია. ელექტროქიმიის ძირითადი პრობლემებია ელექტრული ფენომენების გაჩენა ქიმიურ რეაქციებში და ქიმიური რეაქციების წარმოქმნა ელექტროენერგიის ზემოქმედებისას.
ორი იტალიელი ექიმი, ლუიჯი გალვანი (1737-1798, ბოლონია) და ალესანდრო ვოლტა (1745-1827), ელექტროქიმიის ფუძემდებლად ითვლება. ფესვი გალვანო BME-ს აქვს 15 სტატია.
გალვანოკასტიკა
გალვანიზაცია
გალვანოტროპიზმი და სხვ.
სახელწოდება გალვანური უჯრედი მომდინარეობს გვარისგან გალვანი.
ელექტროქიმიური სისტემა არის ჰეტეროგენული სისტემა, რომელშიც ელექტრული დენი წარმოიქმნება სპონტანური რეაქციის გამო (გალვანური უჯრედი) ან არასპონტანური რეაქცია ხდება ელექტრული სამუშაოს ხარჯვის გამო (ელექტროლიზატორი). შესაძლებელია სისტემის ორმაგი მოქმედება: დამუხტულ მდგომარეობაში ის მოქმედებს როგორც დენის წყარო, ხოლო დატენვის პროცესში, როგორც ელექტროლიზატორი. ასეთ მოწყობილობას ბატარეა ეწოდება. ეს ყველა ცნობისმოყვარემ იცის.
ელექტროქიმიური რეაქცია არის რეაქცია, რომელსაც თან ახლავს მუხტების გადატანა ფაზის საზღვარზე.
2. ზედაპირული პოტენციალის ჯიშები. კონტაქტის ფაზების ბუნებიდან გამომდინარე, განასხვავებენ ზედაპირის პოტენციალის რამდენიმე ტიპს.
- კონტაქტის პოტენციალი ჩნდება ორ მეტალს შორის ინტერფეისზე. თუთიასა და სპილენძს შორის კონტაქტის შემთხვევაში, თუთია, რომელიც ელექტრონებს უფრო ადვილად აძლევს, დადებითად არის დამუხტული, სპილენძი კი უარყოფითად. ჭარბი მუხტები კონცენტრირებულია ლითონის ინტერფეისზე, ქმნის ორმაგ ელექტრულ ფენას.
თუ ასეთი ბიმეტალი ჩაეფლო მჟავაში, მაშინ ელექტრონები, რომლებიც ამცირებენ H + იონებს ტოვებენ სპილენძის ზედაპირს და ამავდროულად, თუთიის იონები ლითონის ზედაპირიდან გადადიან ხსნარში:
- დიფუზიის პოტენციალი ხდება ორ თხევად ელექტროლიტს შორის ინტერფეისზე. ეს შეიძლება იყოს ერთი ნივთიერების ხსნარი სხვადასხვა კონცენტრაციით, ან სხვადასხვა ნივთიერების ხსნარი, ან ხსნარი და გამხსნელი. აშკარაა, რომ ასეთი ზღვარი არასტაბილურია. ხდება იონების დიფუზია, რაც იწვევს პოტენციური სხვაობის გაჩენას. დავუშვათ, რომ სისტემა შედგება კალიუმის ქლორიდის და წყალბადის ქლორიდის ხსნარებისგან ერთი მოლ/ლ. K + იონების დიფუზია HCl ხსნარში და H + იონების კონტრდიფუზია KCl ხსნარში. წყალბადის იონების დიფუზია უფრო მაღალი სიჩქარით ხდება (მიმართულება ნაჩვენებია გრძელი ისრით), რის შედეგადაც KCl ხსნარის მხარეს ჭარბობს დადებითი მუხტი, ხოლო მჟავას ხსნარის მხარეს - უარყოფითი. . არსებობს პოტენციური ნახტომი φ განსხვავება.
- მემბრანული პოტენციალი წარმოიქმნება მემბრანაზე, რომელსაც ახასიათებს შერჩევითი გამტარიანობა სხვადასხვა ბუნების იონების მიმართ. წარმოიდგინეთ სხვადასხვა კონცენტრაციის ქლორიდის ხსნარები გამოყოფილი მემბრანით, რომელიც ქლორიდის იონებს საშუალებას აძლევს გაიარონ, მაგრამ არა ნატრიუმის იონებს. შემდეგ Cl იონების გარკვეული რაოდენობა - უფრო მაღალი კონცენტრაციის ხსნარიდან გადავა უფრო დაბალი კონცენტრაციის ხსნარში. Na + იონების დარჩენილი ჭარბი იზიდავს Cl - იონებს და აჩერებს მემბრანის მეშვეობით გადაცემას. დადგენილია გარკვეული პოტენციური ნახტომი, რომელიც შეესაბამება წონასწორობის მდგომარეობას.
– ელექტროდის პოტენციალი ჩნდება ლითონის (პირველი ტიპის გამტარი) – ელექტროლიტის (მე-2 ტიპის გამტარი) შორის ინტერფეისზე. ელექტროდის პოტენციალს უდიდესი მნიშვნელობა აქვს ელექტროქიმიაში, რადგან ამ ფენომენს ეფუძნება ქიმიური დენის წყაროების მუშაობა. სისტემა, რომელიც შედგება ლითონისა და ელექტროლიტისგან, ეწოდება ელექტროდი. შემდეგი, ჩვენ ვისაუბრებთ ელექტროდების რამდენიმე სახეობაზე. ახლა, როგორც მაგალითი, განვიხილოთ იონ-ლითონის ელექტროდი (1-ლი ტიპის ელექტროდი) Cu / Cu 2+. ლითონის სპილენძის ფირფიტა ჩაეფლო სპილენძის მარილის ხსნარში, როგორიცაა CuSO 4. ელექტროდი ჩვეულებრივ იწერება როგორც Cu | Cu 2+, სადაც ვერტიკალური ხაზი ნიშნავს მეტალსა და ელექტროლიტს შორის ინტერფეისს.
სპილენძის იონების კონცენტრაცია მეტალში და, შესაბამისად, მათი ქიმიური პოტენციალი უფრო მაღალია, ვიდრე ხსნარში. ამრიგად, Cu 2+ იონების გარკვეული რაოდენობა ლითონის ზედაპირიდან ელექტროლიტში გადადის. ლითონზე რჩება ელექტრონების ჭარბი რაოდენობა. დადებითად დამუხტული იონები ლითონის ზედაპირზე იზიდავს ელექტროლიტის მხრიდან. არსებობს ორმაგი ელექტრო ფენა (DES). ხსნარში იონების გადაადგილების შედეგად, იონების გარკვეული რაოდენობა შორდება ზედაპირს, მყოფი დიფუზიის შრეში. დადგენილია პოტენციური ნახტომის წონასწორული მნიშვნელობა ორმაგ ელექტრულ ფენაში. ამ პოტენციურ ნახტომს j ეწოდება ელექტროდის პოტენციალი.
განვიხილოთ რა განსაზღვრავს ელექტროდის პოტენციალის სიდიდეს. მუხტების განცალკევება DES-ში ნიშნავს ელექტრული სამუშაოს ღირებულებას, ხოლო მატერიის ნაწილაკების გადატანა იონების სახით ლითონისგან ხსნარში არის სპონტანური ქიმიური პროცესი, რომელიც გადალახავს ელექტრო წინააღმდეგობას. წონასწორობის მდგომარეობაში
W el \u003d -W ქიმი
მოდით გარდავქმნათ ეს განტოლება ლითონის იონების ერთი მოლისთვის Me z+ (ჩვენს მაგალითში ეს არის Cu 2+):
სადაც ფ- ფარადეის მუდმივი 96485.3383 C mol -1 (უახლესი მონაცემებით). ფიზიკური თვალსაზრისით, ეს არის ელემენტარული მუხტის 1 მოლი მუხტი. ლითონის იონის აქტივობა ა(მე ზ+) საკმარისად განზავებული ხსნარების შემთხვევაში შეიძლება შეიცვალოს კონცენტრაციით თან(მე ზ+). წერილობითი გამოთქმის გაყოფა zFვიღებთ განტოლებას ელექტროდის პოტენციალის გამოსათვლელად:
ზე ა(Me z +) = 1; j \u003d j o \u003d DG ° / zF. ჩვენ ვაკეთებთ ჩანაცვლებას:
ამ განტოლებას ნერნსტის განტოლება ეწოდება. ამ განტოლების მიხედვით, ელექტროდის პოტენციალი დამოკიდებულია ელექტროლიტური იონების აქტივობაზე (კონცენტრაციაზე). ა(მე ზ+), ტემპერატურა E და სისტემის ბუნება Me / Me ზ+ , რაც იგულისხმება სტანდარტული ელექტროდის პოტენციალის მნიშვნელობაში j o.
შედარებისთვის ავიღოთ კიდევ ერთი ელექტროდი, რომელიც მიღებულია თუთიის ფირფიტის ჩაძირვით თუთიის სულფატის ხსნარში, რომელიც აღინიშნება სიმბოლოთი Zn | Zn 2+:
თუთია უფრო აქტიური მეტალია, ვიდრე სპილენძი. Zn 2+ იონების მეტი რაოდენობა გადადის ლითონის ზედაპირიდან ელექტროლიტში, ხოლო ელექტრონების მეტი ჭარბი რჩება მეტალზე (ceteris paribus). შედეგად, გამოდის, რომ
j o (Zn 2+)< j о (Cu 2+)
თქვენთვის ცნობილი აქტივობების სერიაში ლითონები განლაგებულია სტანდარტული ელექტროდების პოტენციალის გაზრდის მიხედვით.
3. გალვანური უჯრედი
განვიხილოთ სისტემა, რომელიც შედგება ორი ელექტროდისგან - სპილენძი და თუთია. ელექტროლიტები დაკავშირებულია კალიუმის ქლორიდის ხსნარით სავსე მრუდი მილით. ასეთი ხიდის მეშვეობით იონებს შეუძლიათ იონების გადაადგილება. K + და Cl - იონების მობილურობა პრაქტიკულად ერთნაირია და ამით დიფუზიის პოტენციალი მინიმუმამდეა დაყვანილი. ლითონები დაკავშირებულია სპილენძის მავთულით. საჭიროების შემთხვევაში მეტალებს შორის კონტაქტი შეიძლება გაიხსნას. წრეში ასევე შეიძლება განთავსდეს ვოლტმეტრი. ეს სისტემა არის გალვანური უჯრედის, ან ქიმიური დენის წყაროს მაგალითი. გალვანურ უჯრედში ელექტროდები ე.წ ნახევარი ელემენტები.
ლითონებს შორის ღია კონტაქტით, ელექტროდის პოტენციალის წონასწორობის მნიშვნელობები დგინდება ლითონ-ელექტროლიტის ინტერფეისებზე. სისტემაში ქიმიური პროცესები არ არის, მაგრამ ელექტროდებს შორის პოტენციური განსხვავებაა
Δφ \u003d j o (Cu 2+) - j o (Zn 2+)
დახურული კონტაქტით ელექტრონები იწყებენ მოძრაობას თუთიის ფირფიტიდან, სადაც მათი ზედაპირის კონცენტრაცია უფრო მაღალია და პოტენციალი დაბალია, სპილენძის ფირფიტამდე. პოტენციალი მცირდება სპილენძზე და იზრდება თუთიაზე. ბალანსი დაირღვა. სპილენძის ზედაპირზე ელექტრონები რეაგირებენ იონებთან ელექტრო ორმაგ შრეში ატომების წარმოქმნით:
Cu 2+ + 2e – = Cu
სპილენძის პოტენციალი კვლავ უახლოვდება წონასწორობას. თუთიის ზედაპირზე ელექტრონების ნაკლებობა კომპენსირდება იონების ელექტრო ორმაგ შრეზე გადასვლით, ხოლო მისგან ელექტროლიტზე:
Zn = Zn2+ + 2e –
თუთიის პოტენციალი კვლავ უახლოვდება წონასწორობას. ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესები ინარჩუნებს მათ შორის პოტენციურ განსხვავებას და ელექტრონების ნაკადი არ ჩერდება. წრეში არის ელექტრული დენი. სპილენძის ნახევარუჯრედში სპილენძი დეპონირდება ლითონის ზედაპირზე და მცირდება Cu 2+ იონების კონცენტრაცია ხსნარში. თუთიის ნახევარუჯრედში ლითონის მასა მცირდება და Zn 2+ იონების კონცენტრაცია ხსნარში ერთდროულად იზრდება. გალვანური უჯრედი მუშაობს მანამ, სანამ გამტარი დახურულია, ხოლო საწყისი კომპონენტების გამოყენებამდე - მეტალის თუთია და სპილენძის მარილი. ელექტროდებზე მიმდინარე რეაქციების შეკრებით, ჩვენ ვიღებთ რეაქციის მთლიან განტოლებას გალვანურ უჯრედში:
Zn + Cu 2+ \u003d Zn 2+ + Cu, Δ r ჰ= -218,7 კჯ; Δr გ= -212,6 კჯ
თუ იგივე რეაქცია ხორციელდება თუთიასა და სპილენძის სულფატს შორის ნორმალურ პირობებში, მაშინ მთელი ენერგია გამოიყოფა სითბოს სახით, რომელიც ტოლია 218,7 კჯ. გალვანურ უჯრედში რეაქცია იძლევა 212,6 კჯ ელექტრულ მუშაობას, სითბოს მხოლოდ 6,1 კჯ რჩება.
გალვანურ უჯრედში ელექტროდებს შორის პოტენციური განსხვავება არის გაზომვადი რაოდენობა, რომელსაც ე.წ ელექტრომამოძრავებელი ძალა, EMF. ეს არის დადებითი მნიშვნელობა:
ელექტროდების პოტენციალი და ელემენტის EMF არ არის დამოკიდებული სისტემის ზომაზე, არამედ მხოლოდ მასალებსა და პირობებზე. აქედან გამომდინარე, მიმდინარე წყაროებს განსხვავებული ზომები აქვთ დანიშნულების მიხედვით, რასაც ჩვენ ვხედავთ კომერციულად ხელმისაწვდომ ბატარეებზე. პრაქტიკული და მეცნიერული გაზომვის ელექტროდები შეიძლება იყოს მიკრო ზომის, რაც საშუალებას მისცემს მათ შეიყვანონ უჯრედში მემბრანის პოტენციალის გასაზომად.
განხილულ გალვანურ უჯრედს სტანდარტულ მდგომარეობაში აქვს EMF = 1.1 ვ.
EMF = |j o (Cu 2+ /Cu) - j o (Zn 2+ /Zn)| = 1,1 ვ.
გამოიყენება გალვანური წრის შემდეგი პირობითი აღნიშვნა:
|
|
ანოდი არის ელექტროდი, სადაც ხდება დაჟანგვა.
კათოდი არის ელექტროდი, რომელზეც ხდება შემცირება.
ელექტროდების პოტენციური სხვაობა იზომება ვოლტმეტრით, მაგრამ ცალკეული ელექტროდის ელექტროდის პოტენციალის ექსპერიმენტულად განსაზღვრა შეუძლებელია. ამრიგად, პირობითად შერჩეული ელექტროდის პოტენციალი აღებულია როგორც ნული, ხოლო ყველა სხვა ელექტროდის პოტენციალი გამოხატულია მასთან შედარებით. სტანდარტული წყალბადის ელექტროდი იქნა აღებული, როგორც ნულოვანი ელექტროდი. იგი შედგება პლატინის ფირფიტისგან, დაფარული პლატინის შავით და ჩაეფლო მჟავა ხსნარში, რომელშიც წყალბადი გადადის 101,3 კპა წნევის ქვეშ. ელექტროდი იწერება შემდეგნაირად:
კონვენციით, jº(Pt, H 2 | H+)=0V.
თუ წყალბადის ელექტროდი შესწავლილ გალვანურ უჯრედში აღმოჩნდა კათოდი, მაშინ ამ უჯრედში მეორე ელექტროდი არის ანოდი და მისი პოტენციალი უარყოფითია. საპირისპირო შემთხვევაში, როდესაც წყალბადის ელექტროდი აღმოჩნდა ანოდი, მეორე ელექტროდს აქვს დადებითი პოტენციალი (კათოდი). ლითონის აქტივობების სერიაში წყალბადი არის უარყოფითი და დადებითი სტანდარტული პოტენციალის მქონე ლითონებს შორის. სტანდარტული ელექტროდის პოტენციალი, გამოხატული წყალბადის ელექტროდთან შედარებით, მოცემულია ცხრილებში. ჩვენ შეგვიძლია ვიპოვოთ პოტენციალი ცხრილიდან და გამოვთვალოთ სპილენძ-თუთიის გალვანური უჯრედის EMF:
j o (Cu 2+ / Cu) = +0,34 V; j o (Zn 2+ / Zn) \u003d -0,76 V; EMF = 0,34 ვ - (-0,76 ვ) = 1,1 ვ.
ორგანიზაციის ყველა დონის ცოცხალი სისტემები ღია სისტემებია. ამიტომ, ბიოლოგიური მემბრანებით ნივთიერებების ტრანსპორტირება სიცოცხლისთვის აუცილებელი პირობაა. მემბრანებით ნივთიერებების გადატანა დაკავშირებულია უჯრედული ცვლის პროცესებთან, ბიოენერგეტიკულ პროცესებთან, ბიოპოტენციალის წარმოქმნასთან, ნერვული იმპულსის წარმოქმნასთან და ა.შ. ბიომემბრანებით ნივთიერებების ტრანსპორტირების დარღვევა იწვევს სხვადასხვა პათოლოგიებს. მკურნალობა ხშირად ასოცირდება უჯრედის მემბრანების მეშვეობით წამლების შეღწევასთან. პრეპარატის ეფექტურობა დიდწილად დამოკიდებულია მისთვის მემბრანის გამტარიანობაზე. ელექტროქიმიური პოტენციალის ცნებას დიდი მნიშვნელობა აქვს ნივთიერებების ტრანსპორტირების აღწერისთვის.
ქიმიური პოტენციალიმოცემული ნივთიერება მ-მდეარის მნიშვნელობა რიცხობრივად ტოლი გიბსის ენერგიის თითო მოლზე ამ ნივთიერების. მათემატიკურად, ქიმიური პოტენციალი განისაზღვრება, როგორც გიბსის ენერგიის ნაწილობრივი წარმოებული, G, kth ნივთიერების რაოდენობასთან მიმართებაში, მუდმივ ტემპერატურაზე T, წნევა P და ყველა სხვა ნივთიერების რაოდენობა m l (l¹k).
m k = (¶G/¶m k) P, T, m
C ნივთიერების კონცენტრაციის განზავებული ხსნარისთვის:
m = m0 + RTlnC
სადაც m 0 არის სტანდარტული ქიმიური პოტენციალი, რიცხობრივად უდრის მოცემული ნივთიერების ქიმიურ პოტენციალს მისი კონცენტრაციით 1 მოლ/ლ ხსნარში.
ელექტროქიმიური პოტენციალი m-რაოდენობა, რომელიც რიცხობრივად უდრის გიბსის ენერგიას G ელექტრულ ველში მოთავსებული მოცემული ნივთიერების ერთ მოლზე.
განზავებული ხსნარებისთვის
m = m o + RTlnC + ZFj (1)
სადაც F = 96500 C/mol არის ფარადეის რიცხვი, Z არის ელექტროლიტის იონის მუხტი (დამუხტვის ელემენტარულ ერთეულებში), j არის ელექტრული ველის პოტენციალი, T [K] არის ტემპერატურა.
ნივთიერებების ტრანსპორტირება ბიოლოგიურ მემბრანებში შეიძლება დაიყოს ორ ძირითად ტიპად: პასიური და აქტიური.
რას ვიზამთ მიღებულ მასალასთან:
თუ ეს მასალა თქვენთვის სასარგებლო აღმოჩნდა, შეგიძლიათ შეინახოთ იგი თქვენს გვერდზე სოციალურ ქსელებში:
| ტვიტი |
ყველა თემა ამ განყოფილებაში:
ვიტებსკი
EE "VSU მათ. P. M. Masherova UDC 577 (075) BBC 28.071-73 B 63 გამოქვეყნებულია სამეცნიერო და მეთოდოლოგიური საბჭოს გადაწყვეტილებით
ბიოფიზიკა, როგორც მეცნიერება. ბიოფიზიკის საგანი
თეორიული კითხვები: 1. ბიოფიზიკის საგანი და ამოცანები. ბიოფიზიკური კვლევის დონეები; კვლევის მეთოდები და მოთხოვნები მათთვის. 2. ისტორია
ბიოფიზიკის პრობლემის საგნები. ბიოფიზიკის განვითარების ისტორია
ბიოფიზიკა არის მეცნიერება, რომელიც სწავლობს ფიზიკურ და ფიზიკურ-ქიმიურ პროცესებს, რომლებიც ხდება ბიოსისტემებში ორგანიზაციის სხვადასხვა დონეზე და წარმოადგენს ფიზიოლოგიური აქტების საფუძველს. მისი შემთხვევა იყო
ბიოფიზიკის მეთოდოლოგია
შემოვიღოთ შემდეგი ტერმინების განმარტება: ბიოფიზიკური კვლევის ობიექტი, ბიოლოგიური სისტემა, ტექნიკა, მეთოდი, მეთოდოლოგია. ბიოლოგიური სისტემა - ურთიერთდაკავშირებული გარკვეული არსის ერთობლიობა
ბიოლოგიური პროცესების თერმოდინამიკა
თეორიული კითხვები: 1. თერმოდინამიკის საგანი და მეთოდები. თერმოდინამიკის ძირითადი ცნებები. 2. მდგომარეობის პარამეტრები (ინტენსიური და ვრცელი) ფუნქციით
ი.პრიგოჟინის თეორემა. Onsager განტოლებები
I. პრიგოჟინის პოსტულატი არის ის, რომ ღია სისტემის ენტროპიის dS მთლიანი ცვლილება შეიძლება მოხდეს დამოუკიდებლად ან გარემოსთან გაცვლითი პროცესების გამო (deS
კავშირი ენტროპიასა და ინფორმაციას შორის. ბიოლოგიური ინფორმაციის რაოდენობა, მისი ღირებულება
ბოლცმანის ფორმულის მიხედვით, ენტროპია განისაზღვრება, როგორც მოცემულ მაკროსკოპულ სისტემაში შესაძლო მიკრომდგომარეობების რაოდენობის ლოგარითმი: S = kB ln W.
ბიომემბრანოლოგია. ბიოლოგიური მემბრანების სტრუქტურა და თვისებები
თეორიული კითხვები: 1. უჯრედის მემბრანების აგებულება. 2. ბიოლოგიური მემბრანების სახეები. 3. ცილები უჯრედის მემბრანების სტრუქტურაში, მათი აგებულება
ბიოლოგიური მემბრანების ძირითადი ფუნქციები
ელემენტარული ცოცხალი სისტემა, რომელსაც შეუძლია დამოუკიდებელი არსებობა, განვითარება და გამრავლება, არის ცოცხალი უჯრედი - ყველა ცხოველისა და მცენარის სტრუქტურის საფუძველი. არსებობის ყველაზე მნიშვნელოვანი პირობები
ბიოლოგიური მემბრანების სტრუქტურა
ბიოლოგიური მემბრანების სტრუქტურის პირველი მოდელი შემოგვთავაზეს 1902 წელს. აღინიშნა, რომ ლიპიდებში ხსნადი ნივთიერებები უკეთესად აღწევენ მემბრანაში და ამის საფუძველზე შეიქმნა.
ლიპიდების ფაზური გადასვლა მემბრანებში
ნივთიერება სხვადასხვა ტემპერატურაზე, წნევაზე, ქიმიური კომპონენტების კონცენტრაციაზე შეიძლება იყოს სხვადასხვა ფიზიკურ მდგომარეობაში, როგორიცაა აირისებრი, თხევადი, მყარი, პლაზმური. კრისტალური
ბიოლოგიური მემბრანების მეშვეობით ნივთიერებების ტრანსპორტირების პროცესების ფიზიკა
თეორიული კითხვები: 1. ნივთიერებათა უჯრედის მემბრანებში შეღწევის გზები. 2. მემბრანული ტრანსპორტის მამოძრავებელი ძალები. 3. ტრანსპორტის სახეები
ნივთიერებების პასიური ტრანსპორტი მემბრანის გასწვრივ
პასიური ტრანსპორტი არის ნივთიერების გადატანა ელექტროქიმიური პოტენციალის დიდი მნიშვნელობის მქონე ადგილებიდან მისი დაბალი მნიშვნელობის მქონე ადგილებში.
ნივთიერებების აქტიური ტრანსპორტი. გამოცდილების გამოყენება
აქტიური ტრანსპორტი არის ნივთიერების გადატანა დაბალი ელექტროქიმიური პოტენციალის მქონე ადგილებიდან უფრო მაღალი მნიშვნელობის მქონე ადგილებში. აქტიური ტრანსპორტი მემბრანაში
ელექტროგენური იონური ტუმბოები
თანამედროვე კონცეფციების თანახმად, ბიოლოგიურ მემბრანებში არის იონური ტუმბოები, რომლებიც მოქმედებენ ATP ჰიდროლიზის თავისუფალი ენერგიის გამო - ინტეგრალური ცილების სპეციალური სისტემები (
მემბრანის პოტენციალი
ბიოლოგიური მემბრანის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ფუნქციაა ბიოპოტენციალის წარმოქმნა და გადაცემა. ეს ფენომენი საფუძვლად უდევს უჯრედების აგზნებადობას, უჯრედშიდა პროცესების რეგულირებას, ნერვული სისტემის ფუნქციონირებას,
ნერვული იმპულსის გავრცელება აგზნებადი ბოჭკოების გასწვრივ
თუ აგზნებადი მემბრანის რომელიმე ნაწილში წარმოიქმნება მოქმედების პოტენციალი, მემბრანა დეპოლარიზებულია, აგზნება ვრცელდება მემბრანის სხვა ნაწილებზე. განვიხილოთ აგზნების გავრცელება
იონური არხების თვისებები უჯრედის მემბრანებში
აგზნებადი მემბრანის მოდელი ჰოჯკინ-ჰაქსლის თეორიის მიხედვით ითვალისწინებს იონების რეგულირებულ ტრანსპორტირებას მემბრანის გასწვრივ. თუმცა, იონის პირდაპირი გადასვლა ლიპიდური ორშრიდან ძალიან რთულია. ამიტომ ხელმძღვანელობდა
კონტროლირებადი არხების და ტუმბოების ტიპები
1) არხის "ჭიშკარი" დაკავშირებულია "ბერკეტების" სისტემით დიპოლთან, რომელსაც შეუძლია ბრუნვა.
მემბრანების მონაწილეობა უჯრედშორისი ინფორმაციის გადაცემაში
ყველა ცოცხალი არსების მნიშვნელოვანი თვისებაა ბიოლოგიური მემბრანების გამოყენებით ინფორმაციის აღქმის, დამუშავებისა და გადაცემის უნარი. მიუხედავად მოპოვების სხვადასხვა სისტემების უზარმაზარი მრავალფეროვნებისა
G ცილები და მეორე მესინჯერები
პირველი რგოლიდან - რეცეპტორიდან (R), სიგნალი მიდის ეგრეთ წოდებულ N- ან G- პროტეინებზე - მემბრანულ პროტეინებზე, რომლებიც აქტიურდებიან გუანოზინტრიფოსფატის (GTP) შებოჭვისას. G პროტეინებს შეუძლიათ ინფორმაციის გადაცემა
ნერვული იმპულსების გამტარობის მოლეკულური საფუძველი ნერვულ ბოჭკოებსა და სინაფსებში
ბუნებამ შექმნა უჯრედშორისი სიგნალიზაციის ორი ფუნდამენტურად განსხვავებული გზა. ერთ-ერთი მათგანია, რომ შეტყობინებების გადაცემა ხდება ელექტრული დენის საშუალებით; მეორე იყენებს მოლეკულებს, გვ
ბიომემბრანის მეშვეობით ნივთიერებების ტრანსპორტირების სპეციალური მექანიზმები (ენდო- და ეგზოციტოზი)
სატრანსპორტო ცილები საშუალებას იძლევა შეაღწიონ მრავალი მცირე პოლარული მოლეკულა უჯრედის მემბრანებში, მაგრამ მათ არ შეუძლიათ მაკრომოლეკულების ტრანსპორტირება, მაგალითად, ცილები, პოლინუკლეო.
ბიოფიზიკა, როგორც მეცნიერება
1. რემიზოვი ა.ნ. სამედიცინო და ბიოლოგიური ფიზიკა: სახელმძღვანელო. უნივერსიტეტებისთვის / A.N. რემიზოვი, ა.გ. მაკსინა, ა.ია. პოტაპენკო. - M., 2003. - S. 14-17. 2. ბიოფიზიკა: სახელმძღვანელო. უნივერსიტეტებისთვის / V.F. Antonov [და
მემბრანების ბიოფიზიკა. ბიოლოგიური მემბრანების სტრუქტურა და ფუნქციები. ბიომემბრანების დინამიკა. მოდელი ლიპიდური გარსები
1. რემიზოვი ა.ნ. სამედიცინო და ბიოლოგიური ფიზიკა: სახელმძღვანელო. უნივერსიტეტებისთვის / A.N. რემიზოვი, ა.გ. მაკსინა, ა.ია. პოტაპენკო. - M., 2003. - S. 184-190. 2. რუბინ ა.ბ. უჯრედული პროცესების ბიოფიზიკა. მ.
ნივთიერებების ტრანსპორტირება ბიოლოგიურ მემბრანებში. ბიოელექტრული პოტენციალი
1. რემიზოვი ა.ნ. სამედიცინო და ბიოლოგიური ფიზიკა: სახელმძღვანელო. უნივერსიტეტებისთვის / A.N. რემიზოვი, ა.გ. მაკსინა, ა.ია. პოტაპენკო. - M., 2003. - S. 191-213. 2. ბიოფიზიკა: სახელმძღვანელო. უნივერსიტეტებისთვის / V.F. ანტონოვი [
ნეიტრალური კომპონენტის ქიმიური პოტენციალი არის ტემპერატურის, წნევის და იმ ფაზის ქიმიური შემადგენლობის ფუნქცია, რომელშიც ის იმყოფება. ქიმიური პოტენციალი განისაზღვრება შემდეგნაირად:
სადაც G - გიბსის თავისუფალი ენერგია, A - ჰელმჰოლცის თავისუფალი ენერგია, U - შინაგანი ენერგია, I - ენთალპია, S - ენტროპია, V - მოცულობა, T - ტემპერატურა, წნევა. გაზომვებისას ყოველთვის განისაზღვრება ქიმიური პოტენციალის სხვაობა სხვადასხვა თერმოდინამიკურ მდგომარეობაში და არასოდეს განისაზღვრება ქიმიური პოტენციალის აბსოლუტური მნიშვნელობა მოცემულ მდგომარეობაში. თუმცა, შედეგების ცხრილების შედგენისას, მოსახერხებელია თითოეული თერმოდინამიკური მდგომარეობისთვის გარკვეული მნიშვნელობის მინიჭება. ეს შეიძლება განხორციელდეს ქიმიურ პოტენციალს რაიმე სახელმწიფოში თვითნებური მნიშვნელობის მინიჭებით და სხვა მდგომარეობაში მისი მნიშვნელობის განსაზღვრით მოცემულ სტანდარტულ მდგომარეობასთან შედარებით.
მაგალითად, სუფთა ელემენტების ქიმიური პოტენციალი და წნევა ერთ ატმოსფეროში შეიძლება მივიღოთ ნულის ტოლი. როგორც კი სტანდარტული მდგომარეობა ზუსტად დადგინდება და სხვა მდგომარეობებში ქიმიური პოტენციალის მნიშვნელობები იქნება ცხრილი, ექსპერიმენტის შედეგები ცალსახა ხდება. ჩვენ კვლავ დავუბრუნდებით ამ საკითხს ელექტროქიმიური უჯრედების შესახებ მონაცემების განხილვისას.
იონის ელექტროქიმიური პოტენციალი შემოიღო გუგენჰაიმმა და მის მნიშვნელობებში განსხვავება ორ ფაზაში განისაზღვრა, როგორც მუშაობა ერთი გრამი იონის შექცევად გადაცემაზე ერთი ფაზიდან მეორეში მუდმივ ტემპერატურასა და მოცულობაში. ეს დამოკიდებულია ფაზის ტემპერატურაზე, წნევაზე, ქიმიურ შემადგენლობასა და ელექტრულ მდგომარეობაზე. ჯერ კიდევ გასარკვევია, რამდენად კარგად არის განსაზღვრული ეს დამოუკიდებელი ცვლადები. განვიხილოთ შემდეგი შემთხვევები, როდესაც შეიძლება გამოჩნდეს იონური ტრანსპორტი:
1. მუდმივი ტემპერატურა და წნევა, ფაზების იგივე ქიმიური შემადგენლობა. ფაზებს შორის განსხვავებები შეიძლება იყოს მხოლოდ ელექტრული ბუნებით.
ა) i კომპონენტის ერთი გრამი იონის გადატანისთვის ფაზაში a ფაზაში გადატანის სამუშაო უდრის
სადაც ორ ფაზას შორის განსხვავება შეიძლება დახასიათდეს ორივე ფაზის ელექტრული პოტენციალის სხვაობით (მეორე მიმართება).
ბ) კომპონენტი 1 გრამი იონების და კომპონენტი 2 გრამი იონების გადასატანად იმ პირობით
შესრულებული სამუშაო ნულის ტოლია. იონების ასეთი ელექტრულად ნეიტრალური კომბინაციები არ არის დამოკიდებული ფაზის ელექტრულ მდგომარეობაზე და ეს ფაქტი შეიძლება გამოყენებულ იქნას პოტენციური სხვაობის ზემოაღნიშნული განმარტების შესამოწმებლად. ვინაიდან ნეიტრალური კომბინაციებისთვის გადაცემის მთლიანი სამუშაო ტოლი იქნება ნულის ტოლი, რათა დაკმაყოფილდეს თანასწორობა (13-3), გვაქვს
თუ გამოვიყენებთ ტოლობას (13-2) იონურ კომპონენტზე 1, მაშინ შეგვიძლია გავაერთიანოთ ტოლობები (13-2) - (13-4) და გამოვხატოთ განსხვავება
იონური კომპონენტის 2-ის ელექტროქიმიური პოტენციალი სახით
მაშასადამე, ელექტრული პოტენციალის სხვაობა განსაზღვრული განტოლებით (13-2) არ არის დამოკიდებული იმაზე, თუ რომელი დამუხტული კომპონენტიდან (1 ან 2) გამოიყენება (13-2) განტოლებაში. ამ თვალსაზრისით, ელექტრული პოტენციალის სხვაობა სწორად არის განსაზღვრული და ემთხვევა პოტენციური განსხვავების ჩვეულ იდეას.
2. მუდმივი ტემპერატურა და წნევა, ორივე ფაზის განსხვავებული ქიმიური შემადგენლობა. იონების ნეიტრალური კომბინაციების გადაცემისას, რომლებიც აკმაყოფილებენ თანასწორობას (13-3), არ არის დამოკიდებული რომელიმე ფაზის ელექტრულ მდგომარეობაზე. ამრიგად, გადაცემის მუშაობა დამოკიდებული იქნება მხოლოდ ქიმიურ შემადგენლობაში არსებულ განსხვავებაზე. დამუხტული კომპონენტის გადაცემის სამუშაო კვლავ მიიღება თანასწორობით
მაგრამ ის აღარ შეიძლება გამოიხატოს უბრალოდ ელექტრული პოტენციალის განსხვავებებით, ვინაიდან გადატანილი კომპონენტის ქიმიური გარემო განსხვავებული იქნება ორივე ფაზაში.
უნდა აღინიშნოს, რომ რაოდენობრივი მახასიათებელი ან განსხვავებული ქიმიური შემადგენლობის მქონე ორი ფაზის ელექტრულ მდგომარეობათა სხვაობის საზომი ჯერ არ არის დადგენილი. შესაძლებელია (და თუნდაც გონივრული ზოგიერთი გამოთვლითი მიზნებისთვის) ასეთი ელექტრული ცვლადის განსაზღვრა, მაგრამ ეს აუცილებლად დაკავშირებულია თვითნებობის ელემენტთან და არ არის არსებითი თერმოდინამიკური ფენომენების გასათვალისწინებლად. ამ განსაზღვრის რამდენიმე განსხვავებული გზა განხილულია თავში. 3. ელექტრული პოტენციალის ჩვეულებრივი განმარტება ეფუძნება ელექტროსტატიკას და არა თერმოდინამიკას, ამიტომ ელექტროქიმიური პოტენციალების გამოყენება აქ უფრო მიზანშეწონილია.
საინტერესოა ფაზის მდგომარეობის საკითხი, ასევე არის თუ არა ორივე ფაზა ერთსა და იმავე მდგომარეობაში. თუ ორ ფაზას აქვს განსხვავებული შემადგენლობა, მაშინ კითხვა, არის თუ არა ისინი იმავე ელექტრულ მდგომარეობაში, შეუსაბამოა თერმოდინამიკის თვალსაზრისით. მეორეს მხრივ, თუ ორივე ფაზა ქიმიურად იდენტურია, მაშინ მოსახერხებელია მათი ელექტრული მდგომარეობის რაოდენობრივი აღწერა ისე, რომ ემთხვევა პოტენციალის ჩვეულებრივ განმარტებას.
ელექტროდის პროცესები. პოტენციური ნახტომების და ელექტრომოძრავი ძალის კონცეფცია (EMF). ელექტროქიმიური სქემები, გალვანური უჯრედები. სტანდარტული წყალბადის ელექტროდი, სტანდარტული ელექტროდის პოტენციალი. ელექტროქიმიური სქემებისა და ელექტროდების კლასიფიკაცია.
ლექცია 9
ენერგიის ელექტრული და ქიმიური ფორმების ურთიერთ ტრანსფორმაცია ხდება ელექტროქიმიურ სისტემებში, მათ შორის:
ª მეორე სახის გამტარები - იონური გამტარობის მქონე ნივთიერებები (ელექტროლიტები).
ª პირველი ტიპის გამტარები - ელექტრონული გამტარობის მქონე ნივთიერებები.
ორ ფაზას შორის ინტერფეისზე გადადის ელექტრული მუხტი, ე.ი. არის პოტენციური ნახტომი ().
სისტემა, რომელიც შედგება პირველი და მეორე ტიპის დამაკავშირებელი დირიჟორებისგან, ეწოდება ელექტროდი.
ელექტროდებში I და II ტიპის გამტარების ფაზის საზღვარზე მიმდინარე პროცესებს ე.წელექტროდის პროცესები .
ელექტროდი არის სისტემა, რომელიც შედგება მინიმუმ ორი ფაზისგან.
მოდით განვიხილოთ, თუ როგორ ხდება პოტენციური ნახტომი - ელექტროდის პოტენციალი - ლითონისა და ამ ლითონის მარილის ხსნარს შორის ინტერფეისზე. როდესაც ლითონის ფირფიტა ჩაეფლო მარილის ხსნარში, ლითონის იონების ნაწილი ფირფიტის ზედაპირიდან შეიძლება შევიდეს ფირფიტის ზედაპირის მიმდებარე ხსნარში. ლითონი უარყოფითად დამუხტულია და შედეგად მიღებული ელექტროსტატიკური ძალები ხელს უშლის ამ პროცესის შემდგომ დინებას. სისტემა წონასწორობაშია. ასევე შესაძლებელია ლითონის კათიონების გადასვლის საპირისპირო პროცესი ხსნარიდან ფირფიტაზე. ეს პროცესები იწვევს ორმაგი ელექტრული ფენის გამოჩენას და პოტენციურ ნახტომს.
ლითონის იონების გადაცემის პროცესის მიმართულება განისაზღვრება ხსნარის ფაზაში იონების () ელექტროქიმიური პოტენციალის და შედედებული ფაზის თანაფარდობით. პროცესი გრძელდება მანამ, სანამ ორ ფაზაში ელექტროქიმიური პოტენციალი არ გათანაბრდება.
ელექტროქიმიური პოტენციალი შედგება ორი ტერმინისგან
მ ქიმ. - ქიმიური პოტენციალი, რომელიც ახასიათებს ქიმიურ რეაქციას მოცემული ნაწილაკების გარემოს ცვლილებაზე.
m el - ელექტროქიმიური პოტენციალის ან ელექტრული ველის პოტენციური ენერგიის ელექტრული კომპონენტი, რომელიც ახასიათებს ელექტრული ველის რეაქციას.
გარკვეული სახის დამუხტული ნაწილაკებისთვის (i)
z iარის იონის მუხტი,
– შიდა პოტენციალი, რომელიც შეესაბამება ელემენტარული უარყოფითი მუხტის გადატანის სამუშაოს უსასრულობიდან ვაკუუმში ღრმა ფაზაში.
ელექტროქიმიური სისტემის წონასწორობახასიათდება სხვადასხვა ფაზაში დამუხტული ნაწილაკების ელექტროქიმიური (და არა ქიმიური) პოტენციალის თანასწორობით.
წონასწორობის სისტემის ხსნარში (I) / ლითონის (II) გვაქვს:
არაწონასწორობის სისტემაში ერთი მოლ-ეკვივის გადაცემის სამუშაო. იონები I ფაზიდან II ფაზამდე არის
Მას შემდეგ
წონასწორობაში, (1) გათვალისწინებით, გვაქვს:
სად არის ნახტომი ინტერფეისზე (ელექტროდის აბსოლუტური პოტენციალი). აღნიშნეთ
სად არის პოტენციური ნახტომი ფაზის საზღვარზე ა ი = 1 (სტანდარტული ელექტროდის პოტენციალი).
სტანდარტული პოტენციალი არის მოცემული ელექტროდის პროცესისთვის დამახასიათებელი მნიშვნელობა. ეს დამოკიდებულია ელექტროდის ტემპერატურასა და ბუნებაზე. შემდეგ Me Z+ /Me ტიპის ელექტროდისთვის:
პოტენციური ნახტომი ასევე ხდება ორ ხსნარს შორის ინტერფეისზე, ეს არის დიფუზიის პოტენციალი.
ზოგადად (ნებისმიერი ტიპის ელექტროდებისთვის):
ან 298K
უნდა გვახსოვდეს, რომ თუ აირები მონაწილეობენ ელექტროდის რეაქციაში, მაშინ აქტივობა მიჩნეულია ნაწილობრივი წნევის ტოლი; მუდმივი შემადგენლობის შედედებული ფაზისთვის, ა=1.
(1), (2) განტოლებები ეწოდება ნერნსტის განტოლებები ელექტროდის პოტენციალისათვის. ელექტრული პოტენციალის სხვაობა ექსპერიმენტულად შეიძლება გაიზომოს მხოლოდ იმავე ფაზის ორ წერტილს შორის, სადაც μ მე = კონსტ. როდესაც ელემენტარული მუხტი მოძრაობს ორ წერტილს შორის, რომლებიც სხვადასხვა ფაზაშია, გარდა ელექტრულისა, უნდა შესრულდეს სამუშაო, რომელიც დაკავშირებულია მუხტის ქიმიურ გარემოში ცვლილებასთან. სამუშაოს ამ ქიმიური კომპონენტის სიდიდის დადგენა შეუძლებელია, ამიტომ ელექტროდის პოტენციალის აბსოლუტური მნიშვნელობის გაზომვა შეუძლებელია. ემპირიულად, შესაძლებელია მხოლოდ ორი ელექტროდისგან შემდგარი გალვანური უჯრედის EMF-ის სიდიდის დადგენა.
ელექტროდების და ელექტროქიმიური სქემების ჩაწერის წესები.
სისტემები, რომლებიც შედგება ორი ან მეტი ელექტროდისგან, რომლებიც დაკავშირებულია სპეციალური გზით და შეუძლიათ აწარმოონ ელექტრული სამუშაო, ანუ ემსახურონ ელექტრო ენერგიის წყაროს, ე.წ. გალვანური უჯრედები.
გალვანური უჯრედის ელექტრომოძრავი ძალა(EMF GE) არის ელექტროდის პოტენციალის ნახტომების ჯამი წონასწორობის მდგომარეობაში ყველა ფაზის საზღვრებზე (გარე წრეში დენი არის ნული).
ა) ელექტროდებისთვის მიღებულია ჩაწერის შემდეგი წესები: ვერტიკალური ზოლის მარცხნივ მითითებულია ხსნარში მყოფი ნივთიერებები, მარჯვნივ მიეთითება ნივთიერებები, რომლებიც ქმნიან სხვა ფაზას (გაზის ან მყარი).
თუ ერთი ფაზა შეიცავს რამდენიმე ნივთიერებას, მაშინ მათი სიმბოლოები გამოყოფილია მძიმეებით.
Მაგალითად,
ცალკეული ელექტროდისთვის ელექტროდის რეაქციის განტოლება იწერება ისე, რომ დაჟანგული ფორმის ნივთიერებები და ელექტრონები განლაგებულია მარცხნივ, ხოლო შემცირებული სახით ნივთიერებები მარჯვნივ:
ბ) გალვანური უჯრედების ჩაწერისას მარცხნივ მდებარეობს უფრო უარყოფითი პოტენციალის მქონე ელექტროდი; ორივე ელექტროდის ხსნარი ერთმანეთისგან გამოყოფილია ვერტიკალური წერტილოვანი ხაზით, თუ ისინი ერთმანეთთან კონტაქტში არიან, და ორი მყარი ხაზით, თუ ხსნარებს შორის არის მარილის ხიდი, მაგალითად, გაჯერებული KCl ხსნარი, რომლითაც დიფუზიის პოტენციალი აღმოფხვრილია. ამრიგად, დადებითად დამუხტული ელექტროდი ყოველთვის მითითებულია მარჯვნივ, ხოლო უარყოფითად დამუხტული ელექტროდი ყოველთვის მითითებულია მარცხნივ.
ელექტროდი , რომელზედაც მიედინება ჟანგვის პროცესი, ეწოდება ანოდი ().
ელექტროდი, რომელზედაც მიედინება აღდგენის პროცესი, ეწოდება კათოდი ().
რეაქციებს კათოდზე და ანოდზე ეწოდება ელექტროდის რეაქციები.
მთლიანი ქიმიური პროცესი, რომელიც ხდება გალვანურ უჯრედში, შედგება ელექტროდის პროცესებისგან და გამოიხატება განტოლებით:
თუ ელექტროდების პროცესები და გალვანურ უჯრედში ქიმიური რეაქცია შეიძლება განხორციელდეს წინა (უჯრედის მუშაობის დროს) და საპირისპირო (როდესაც ელექტრული დენი გადის უჯრედში) მიმართულებით, მაშინ ასეთ ელექტროდებს და გალვანურ უჯრედს ე.წ. შექცევადი.
შემდგომში განხილული იქნება მხოლოდ შექცევადი ელექტროდები და გალვანური უჯრედები.
მოდით უფრო დეტალურად განვიხილოთ გალვანური პოტენციალების წარმოქმნის მექანიზმი წყალბადის ელექტროდის მაგალითის გამოყენებით. წყალბადის ელექტროდი მიეკუთვნება პირველი ტიპის ელექტროდებს. წყალბადის ელექტროდიარის პლატინიზებული პლატინა, რომელიც ჩაეფლო მჟავას ხსნარში, მაგალითად HC1 და აფეთქდა წყალბადის გაზის ნაკადით. რეაქცია ხდება ელექტროდზე
სადაც H+ q აღნიშნავს წყალხსნარში ხსნარებულ პროტონს (ანუ ჰიდრონიუმის იონი H e O +), ხოლო e(Pt) არის პლატინაში დარჩენილი ელექტრონი. ასეთ ელექტროდზე წყალბადის მოლეკულა იშლება და წარმოიქმნება ჰიდრონიუმის იონი ხსნარში და გამტარ ელექტრონი პლატინაში. ამ შემთხვევაში პლატინის ლითონი უარყოფითად დამუხტულია, ხსნარი კი დადებითად. შედეგად, არსებობს ელექტრული პოტენციალის განსხვავება პლატინასა და ხსნარს შორის. ჩნდება ორმაგი ფენა, რომელიც შედგება უარყოფითი და დადებითი მუხტებისაგან, ბრტყელი ელექტრო კონდენსატორის მსგავსი. წყალბადის ელექტროდი შექცევადია კატიონთან მიმართებაში.
მოცემული დისოციაციის რეაქციის წონასწორობის განხილვისას აუცილებელია გავითვალისწინოთ, რომ მიღებული H + კატიონი, რომელიც ტოვებს პლატინას, მუშაობს ელექტრული ძალების წინააღმდეგ. ეს სამუშაო შესრულებულია ხსნარის თერმული ენერგიის გამო. ის უდრის შენახულ ელექტრო ენერგიას. ამრიგად, აკვაირებული პროტონების, p(H ^ q) ქიმიური პოტენციალი არ იქნება მარტივი ჯამის p°(Hgq) + R71ntf(Hg q), ვინაიდან ხსნარს აქვს პლატინისგან განსხვავებული ელექტრული პოტენციალი. პროტონის გადაცემის პროცესში ელექტრული ველის ძალებთან მუშაობის გათვალისწინებით, p(H*a)-სთვის ვიღებთ
სადაც cp(Pt) არის პლატინის ელექტროდის ელექტრული პოტენციალი; (ჟ) - ხსნარის ელექტრული პოტენციალი; d(HM - წყალბადის კათიონების აქტივობა ხსნარში; F-ფარადეის ნომერი (F = 96485 ც/მოლი); ღირებულება შდრ (R)- f (P0 არის გალვანური პოტენციალი პლატინის ინტერფეისზე - ხსნარი D^f. ფარადეის რიცხვი წარმოიშვა იმის გამო, რომ ქიმიური პოტენციალი ჩვეულებრივ გამოითვლება მოლზე და არა ელექტრონზე. მუშაობა ელექტრული ველის ძალებთან P [f (/ >) - - f(P0] შესრულებულია ხსნარის თერმული ენერგიის გამო.სწორედ ეს სამუშაო უზრუნველყოფს ელექტროდების დამუხტვას,რომლების გამონადენს გარე წრედის დახურვისას თან ახლავს ელ. ენერგია.
p(H + q) ტიპის რაოდენობას უწოდებენ ელექტროქიმიური პოტენციალი.რეაქციის (16.1) მარცხენა და მარჯვენა ნაწილების ნივთიერებების ქიმიური პოტენციალის გათანაბრება წონასწორობაში, მივიღებთ
სად p)
