Cách tính điện thế màng?
Gần đây tôi đã đọc về điện thế màng trong tế bào và cách chúng hình thành. Sách giáo khoa (Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology, 13 Ed) đã đưa ra phương trình này:$$EMF=\pm\frac{61}{z}\log\frac{C_i}{C_o}$$ Ở đâu $i$ đề cập đến bên trong phòng giam, $o$ đề cập đến bên ngoài của tế bào, $z$ là độ lớn tương đối của điện tích của cation / anion, $EMF$ là điện thế trong tế bào, lấy điện thế bên ngoài bằng 0. Ngoài ra, dấu + đối với anion và - đối với cation.
Tôi hiểu rằng điều này đến từ Phương trình Nernst: $$E=E^o-\frac{RT}{\nu_eF}\ln Q$$ Ở đâu $\nu_e$ là số electron chuyển cho mỗi mol phản ứng.
tôi hiểu điều đó $E^o=0$ bởi vì ở trạng thái cân bằng, nồng độ của các ion ở hai bên màng bằng nhau và tôi cũng hiểu được độ lớn đến từ đâu: $$61=\frac{1000RT}{\log eF}$$ Ở đâu $\frac{1000}{\log e}$ được sử dụng để thay đổi cơ số của lôgarit và đổi đơn vị thành mV và T được lấy làm nhiệt độ cơ thể là 37 C, được chuyển đổi thành Kelvins.
Tuy nhiên, điều làm tôi bối rối là
- Quy ước về dấu: Tại sao các cation - và anion +.
- Làm thế nào để chúng tôi lấy được $-\frac{RT}{\nu_eF}\ln Q$ để chuyển các ion, vì không giống như Phương trình Nernst, được suy ra cho các electron, các ion đang được chuyển thay thế?
- Làm cách nào để đo điện thế màng? Theo văn bản, họ đặt một điện cực vào dịch ngoại bào và xuyên qua một điện cực khác (điện cực Ag / AgCl điển hình) vào tế bào, tiếp xúc với dịch nội bào, như hình dưới đây. Vì không có sự chuyển electron, bộ máy này thực sự hoạt động như thế nào?
Trả lời
Mô tả sách giáo khoa của bạn là đúng. Nhắc lại nguyên tắc của phép đo điện thế, hiệu điện thế được đo khi không có dòng điện chạy trong hệ thống . Điều này đúng trong điều kiện lý tưởng. Bạn có nhớ lại máy đo pH? Điện cực được làm bằng gì? Nó được làm bằng thủy tinh, bạn có cảm thấy dòng điện có thể chạy qua thủy tinh khi bạn đo độ pH của dung dịch không?
BTW, hoạt động của điện cực thủy tinh đã khiến các nhà điện hóa học phân vân trong nhiều thời đại và người ta vẫn chưa biết nó hoạt động chính xác như thế nào. Vì vậy, nếu bạn đang bối rối, chào mừng bạn đến với câu lạc bộ.
Bạn nên hỏi vôn kế trở kháng cao hoạt động như thế nào? Các vôn kế như vậy hoạt động khi không có dòng điện chạy qua và bạn chỉ quan tâm đến sự chênh lệch điện thế giữa các điện cực.
Vì không có sự chuyển electron, bộ máy này thực sự hoạt động như thế nào?
Đây có lẽ là một quan niệm sai lầm. Sự khác biệt tiềm năng chỉ phát triển khi các điện tử được chuyển (chỉ một lần) nhưng không có dòng chuyển động liên tục của các điện tử (tạo thành dòng điện). Nếu bạn chải tóc khô vào mùa đông, sẽ có sự khác biệt rất lớn giữa tóc bạn và lược. Chiếc lược của bạn vẫn bị "sạc" khi bạn di chuyển nó ra khỏi tóc. Các electron đã được chuyển nhưng chỉ ở một thời điểm. Không có dòng điện nào giữa lược và các sợi tóc.