Biofyzika

4.1.2 Elektrický potenciál, potenciály na fázovém rozhraní

Uvažujme elektrické pole v okolí elektricky nabitého vodiče. Chceme-li přenést určitý souhlasný náboj q z nekonečna až do místa uvažovaného vodiče, musíme vykonat práci W. Tato práce se jeví jako potenciální energie uvažovaného náboje q, protože nezávisí na dráze, po které se náboj pohybuje, ale pouze na velikosti náboje a jeho počáteční a konečné poloze v daném elektrickém poli. Proto potenciální energie jednotkového náboje označujeme jako potenciál v daném místě. Potenciál v okolí kladného náboje je kladný a kolem záporného náboje záporný. Závislost mezi elektrickým potenciálem F, prací W a elektrickým nábojem q udává vztah



Jednotkou elektrického potenciálu je volt (V), přičemž platí V = J/C. Rozdíl potenciálů dvou různých míst se nazývá elektrické napětí U.
Potenciál daného místa nemůžeme číselně vyjádřit, pokud se nerozhodneme, ve kterém místě považujeme potenciál za nulový. V našich dosavadních úvahách byl nulový potenciál v nekonečné vzdálenosti od uvažovaného elektrického vodiče (bodového náboje). V praxi je  dostatečná taková vzdálenost, kde lze působení elektrostatické síly zanedbat.
Dosud jsme hovořili o přenosu "náboje". Je však třeba si uvědomit, že přenos náboje je zprostředkováván přenosem zcela určitých elektricky nabitých částic, tj. iontů nebo elektronů. Z chemie víme, že například přijetím elektronů se látka redukuje, tj. podléhá chemické reakci. Chemický potenciál sice opět změřit nelze, avšak lze změřit elektrochemický potenciál  jako práci potřebnou k přenesení jednotkového náboje, zahrnující chemickou i elektrickou složku práce. Označíme-li elektrochemický potenciál, a chemický potenciál µi  pak pro 1 mol i-té složky, účastnící se přenosu náboje a zmíněné chemické změny, lze napsat



kde F  je Faradayova konstanta, definovaná jako elektrický náboj 1 molu látky úplně disociované nebo ionizované na částice s elementárním nábojem (hodnota Faradayovy konstanty F = 96 485 C/mol), z je počet elektronů, které jsou potřeba při vyloučení jedné molekuly. Hodnota elektrického náboje φ je v rovnici násobena ziF proto, aby druhý člen na pravé straně vyjadřoval práci vztaženou na 1 mol částic přenášejících náboj, neboť hodnoty elektrochemického potenciálu  a chemického potenciálu  jsou rovněž vztaženy na 1 mol. 
Předchozí
Následující
Operace
Prohlédnout vše