മുക്ത നേർസ്റ്റ് സമവാക്യ കാൽക്കുലേറ്റർ - മെമ്പ്രേൻ പോട്ടൻഷ്യൽ കണക്കാക്കുക
ഞങ്ങളുടെ മുക്ത നേർസ്റ്റ് സമവാക്യ കാൽക്കുലേറ്ററിന്റെ സഹായത്തോടെ സെൽ മെമ്പ്രേൻ പോട്ടൻഷ്യൽ ഉടൻ കണക്കാക്കുക. കൃത്യമായ ഇലക്ട്രോക്കെമിക്കൽ ഫലങ്ങൾക്കായി താപനില, അയോൺ ചാർജ് & കേന്ദ്രീകൃതതകൾ നൽകുക.
നേർസ്റ്റ് സമവാക്യ കാൽക്കുലേറ്റർ
നേർസ്റ്റ് സമവാക്യം ഉപയോഗിച്ച് ഒരു സെല്ലിലെ വൈദ്യുത പോട്ടൻഷ്യൽ കണക്കാക്കുക.
ഇൻപുട്ട് പാരാമീറ്ററുകൾ
ഫലം
നേർസ്റ്റ് സമവാക്യം എന്താണ്?
നേർസ്റ്റ് സമവാക്യം ഒരു സെല്ലിന്റെ കുറവിന്റെ പോട്ടൻഷ്യലിനെ സ്റ്റാൻഡേർഡ് സെൽ പോട്ടൻഷ്യൽ, താപനില, പ്രതികരണ ക്വോട്ടിയന്റുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്നു.
സമവാക്യ ദൃശ്യവൽക്കരണം
ചലനങ്ങൾ
- E: സെൽ പോട്ടൻഷ്യൽ (mV)
- E°: സ്റ്റാൻഡേർഡ് പോട്ടൻഷ്യൽ (0 mV)
- R: വായു സ്ഥിരം (8.314 J/(mol·K))
- T: താപനില (310.15 K)
- z: ഐയൺ ചാർജ് (1)
- F: ഫറഡേ സ്ഥിരം (96485 C/mol)
- [ion]out: പുറത്തെ കേന്ദ്രീകൃതത (145 mM)
- [ion]in: ഉള്ളിലെ കേന്ദ്രീകൃതത (12 mM)
കണക്കാക്കൽ
RT/zF = (8.314 × 310.15) / (1 × 96485) = 0.026725
ln([ion]out/[ion]in) = ln(145/12) = 2.491827
(RT/zF) × ln([ion]out/[ion]in) = 0.026725 × 2.491827 × 1000 = 66.59 mV
E = 0 - 66.59 = 0.00 mV
cellDiagram
വ്യാഖ്യാനം
ഒരു സീറോ പോട്ടൻഷ്യൽ സിസ്റ്റം സമതുലനത്തിൽ ആണെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
വിവരണം
നേർസ്റ്റ് സമവാക്യ കാൽക്കുലേറ്റർ: സെൽ മെംബ്രെയിൻ പോട്ടൻഷ്യൽ ഓൺലൈൻ കാൽക്കുലേറ്റ് ചെയ്യുക
ഞങ്ങളുടെ സൗജന്യ നേർസ്റ്റ് സമവാക്യ കാൽക്കുലേറ്ററിന്റെ സഹായത്തോടെ സെൽ മെംബ്രെയിൻ പോട്ടൻഷ്യൽ ഉടൻ കാൽക്കുലേറ്റ് ചെയ്യുക. ഇലക്ട്രോക്കെമിക്കൽ പോട്ടൻഷ്യലുകൾ ന്യുറോണുകൾ, മസിൽ സെല്ലുകൾ, ഇലക്ട്രോക്കെമിക്കൽ സിസ്റ്റങ്ങൾ എന്നിവയ്ക്കായി നിർണ്ണയിക്കാൻ താപനില, അയോൺ ചാർജ്, കേന്ദ്രീകരണം എന്നിവ നൽകുക.
നേർസ്റ്റ് സമവാക്യ കാൽക്കുലേറ്റർ എന്താണ്?
നേർസ്റ്റ് സമവാക്യ കാൽക്കുലേറ്റർ അയോൺ കേന്ദ്രീകരണം ഗ്രേഡിയന്റുകൾ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സെൽ മെംബ്രെയിനുകൾക്കിടയിലെ ഇലക്ട്രിക് പോട്ടൻഷ്യൽ കാൽക്കുലേറ്റ് ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന ഉപകരണം ആണ്. താപനില, അയോൺ ചാർജ്, കേന്ദ്രീകരണം വ്യത്യാസങ്ങൾ നൽകുന്നതിലൂടെ മെംബ്രെയിൻ പോട്ടൻഷ്യൽ മൂല്യങ്ങൾ നിർണ്ണയിക്കാൻ വിദ്യാർത്ഥികൾ, ഗവേഷകർ, പ്രൊഫഷണലുകൾ എന്നിവർക്കായി ഈ അടിസ്ഥാന ഇലക്ട്രോക്കെമിസ്ട്രി കാൽക്കുലേറ്റർ സഹായിക്കുന്നു.
ന്യുറോണുകളിൽ പ്രവർത്തന പോട്ടൻഷ്യലുകൾ, ഇലക്ട്രോക്കെമിക്കൽ സെല്ലുകൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുക, അല്ലെങ്കിൽ ജൈവ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ അയോൺ ഗതാഗതം വിശകലനം ചെയ്യുക എന്നതിൽ നിങ്ങൾ പഠിക്കുന്നുവെങ്കിൽ, ഈ സെൽ പോട്ടൻഷ്യൽ കാൽക്കുലേറ്റർ നൊബൽ സമ്മാന ജേതാവ് വാൾഥർ നേർസ്റ്റ് സ്ഥാപിച്ച തത്വങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് കൃത്യമായ ഫലങ്ങൾ നൽകുന്നു.
നേർസ്റ്റ് സമവാക്യം ഇലക്ട്രോക്കെമിക്കൽ പ്രതികരണ പോട്ടൻഷ്യലിനെ സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഇലക്ട്രോഡ് പോട്ടൻഷ്യലുമായി, താപനിലയുമായി, അയോൺ പ്രവർത്തനങ്ങളുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്നു. ജൈവ സാഹചര്യങ്ങളിൽ, സെല്ലുകൾ എങ്ങനെ വൈദ്യുത ഗ്രേഡിയന്റുകൾ നിലനിര്ത്തുന്നു എന്നത് മനസ്സിലാക്കാൻ ഇത് അനിവാര്യമാണ്—നർവിന്റെ ഇമ്പൾസ് കൈമാറ്റം, മസിൽ ചുരുക്കം, സെല്ലുലാർ ഗതാഗത പ്രക്രിയകൾ എന്നിവയ്ക്ക് അത്യാവശ്യമാണ്.
നേർസ്റ്റ് സമവാക്യ ഫോർമുല
നേർസ്റ്റ് സമവാക്യം ഗണിതപരമായി ഇങ്ങനെ രേഖപ്പെടുത്തുന്നു:
എവിടെ:
- = സെൽ പോട്ടൻഷ്യൽ (വോൾട്ടുകൾ)
- = സ്റ്റാൻഡേർഡ് സെൽ പോട്ടൻഷ്യൽ (വോൾട്ടുകൾ)
- = സർവജനീന വാതക സ്ഥിരം (8.314 J·mol⁻¹·K⁻¹)
- = ആബ്സോല്യൂട്ട് താപനില (കെൽവിൻ)
- = അയോൺയുടെ വാലൻസ് (ചാർജ്)
- = ഫറഡേ സ്ഥിരം (96,485 C·mol⁻¹)
- = സെലിന്റെ അകത്ത് അയോൺ കേന്ദ്രീകരണം (മോളർ)
- = സെലിന്റെ പുറത്തുള്ള അയോൺ കേന്ദ്രീകരണം (മോളർ)
ജൈവ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി, സമവാക്യം സാധാരണ സെൽ പോട്ടൻഷ്യൽ () ശൂന്യമായി കണക്കാക്കുന്നതിലൂടെ സാധാരണയായി ലളിതമാക്കുന്നു, ഫലത്തെ മില്ലിവോൾട്ടുകളിൽ (mV) പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു. സമവാക്യം പിന്നീട് ഇങ്ങനെ മാറുന്നു:
നഗറ്റീവ് ചിഹ്നവും മറിച്ചുള്ള കേന്ദ്രീകരണം അനുപാതവും സെല്ലുലാർ ഫിസിയോളജിയിൽ ഒരു പരമ്പരാഗതത്തെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നു, ഇവിടെ പോട്ടൻഷ്യൽ സാധാരണയായി സെലിന്റെ അകത്തുനിന്നും പുറത്തേക്ക് അളക്കുന്നു.
വ്യത്യാസങ്ങൾ വിശദീകരിച്ചു
-
താപനില (T): കെൽവിനിൽ (K) അളക്കുന്നു, എവിടെ K = °C + 273.15. ശരീര താപനില സാധാരണയായി 310.15K (37°C) ആണ്.
-
അയോൺ ചാർജ് (z): അയോൺയുടെ വാലൻസ്, ഇത്:
- +1 നുള്ള നാട്യം (Na⁺)യും പൊട്ടാസ്യം (K⁺)യും
- +2 കാൽസ്യം (Ca²⁺)യും മഗ്നീഷ്യം (Mg²⁺)യും
- -1 ക്ലോറൈഡ് (Cl⁻)
- -2 സൾഫേറ്റ് (SO₄²⁻)
-
അയോൺ കേന്ദ്രീകരണം: ജൈവ സിസ്റ്റങ്ങൾക്കായി മില്ലിമോളർ (mM) ൽ അളക്കുന്നു. സാധാരണ മൂല്യങ്ങൾ:
- K⁺: 5 mM പുറത്തു, 140 mM അകത്ത്
- Na⁺: 145 mM പുറത്തു, 12 mM അകത്ത്
- Cl⁻: 116 mM പുറത്തു, 4 mM അകത്ത്
- Ca²⁺: 1.5 mM പുറത്തു, 0.0001 mM അകത്ത്
-
സ്ഥിരങ്ങൾ:
- വാതക സ്ഥിരം (R): 8.314 J/(mol·K)
- ഫറഡേ സ്ഥിരം (F): 96,485 C/mol
മെംബ്രെയിൻ പോട്ടൻഷ്യൽ കാൽക്കുലേറ്റ് ചെയ്യുന്നത്: ഘട്ടം-ഘട്ടമായി മാർഗ്ഗനിർദ്ദേശം
ഞങ്ങളുടെ നേർസ്റ്റ് സമവാക്യ കാൽക്കുലേറ്റർ സങ്കീർണ്ണമായ ഇലക്ട്രോക്കെമിക്കൽ കാൽക്കുലേഷനുകൾ ഒരു ബോധ്യമായ ഇന്റർഫേസിലേക്ക് ലളിതമാക്കുന്നു. സെൽ മെംബ്രെയിൻ പോട്ടൻഷ്യൽ കാൽക്കുലേറ്റ് ചെയ്യാൻ ഈ ഘട്ടങ്ങൾ പിന്തുടരുക:
-
താപനില നൽകുക: കെൽവിനിൽ (K) താപനില നൽകുക. ഡിഫോൾട്ട് ശരീര താപനില (310.15K അല്ലെങ്കിൽ 37°C) ആയി ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നു.
-
അയോൺ ചാർജ് വ്യക്തമാക്കുക: നിങ്ങൾ വിശകലനം ചെയ്യുന്ന അയോൺയുടെ വാലൻസ് (ചാർജ്) നൽകുക. ഉദാഹരണത്തിന്, പൊട്ടാസ്യത്തിനായി "1" നൽകുക (K⁺) അല്ലെങ്കിൽ ക്ലോറൈഡിനായി "-1" നൽകുക (Cl⁻).
-
അയോൺ കേന്ദ്രീകരണം നൽകുക: അയോൺയുടെ കേന്ദ്രീകരണം നൽകുക:
- സെലിന്റെ പുറത്തുള്ളത് (എക്സ്ട്രാസെല്ലുലാർ കേന്ദ്രീകരണം) mM ൽ
- സെലിന്റെ അകത്ത് (ഇൻട്രാസെല്ലുലാർ കേന്ദ്രീകരണം) mM ൽ
-
ഫലം കാണുക: കാൽക്കുലേറ്റർ സ്വയം മില്ലിവോൾട്ടുകളിൽ (mV) മെംബ്രെയിൻ പോട്ടൻഷ്യൽ കാൽക്കുലേറ്റ് ചെയ്യുന്നു.
-
കോപിയാക്കുക അല്ലെങ്കിൽ വിശകലനം ചെയ്യുക: നിങ്ങളുടെ രേഖകൾക്കായി ഫലം കോപ്പി ചെയ്യാൻ "Copy" ബട്ടൺ ഉപയോഗിക്കുക അല്ലെങ്കിൽ കൂടുതൽ വിശകലനത്തിനായി ഉപയോഗിക്കുക.
ഉദാഹരണ കാൽക്കുലേഷൻ
ശരീര താപനിലയിൽ പൊട്ടാസ്യത്തിനായുള്ള നേർസ്റ്റ് പോട്ടൻഷ്യൽ കാൽക്കുലേറ്റ് ചെയ്യാം:
- താപനില: 310.15K (37°C)
- അയോൺ ചാർജ്: +1
- എക്സ്ട്രാസെല്ലുലാർ കേന്ദ്രീകരണം: 5 mM
- ഇൻട്രാസെല്ലുലാർ കേന്ദ്രീകരണം: 140 mM
നേർസ്റ്റ് സമവാക്യം ഉപയോഗിച്ച്:
ഈ പോസിറ്റീവ് പോട്ടൻഷ്യൽ പൊട്ടാസ്യം അയോൺ സെലിന്റെ പുറത്തേക്ക് ഒഴുകാൻ താൽപര്യപ്പെടുന്നു എന്നതിനെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് പൊട്ടാസ്യത്തിനായുള്ള സാധാരണ ഇലക്ട്രോക്കെമിക്കൽ ഗ്രേഡിയന്റുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു.
നിങ്ങളുടെ നേർസ്റ്റ് പോട്ടൻഷ്യൽ ഫലങ്ങൾ മനസ്സിലാക്കുക
കണക്കാക്കിയ മെംബ്രെയിൻ പോട്ടൻഷ്യൽ സെൽ മെംബ്രെയിനുകൾക്കിടയിലെ അയോൺ ഗതാഗതത്തെക്കുറിച്ചുള്ള നിർണായകമായ വിവരങ്ങൾ നൽകുന്നു:
- പോസിറ്റീവ് പോട്ടൻഷ്യൽ: അയോൺ സെലിന്റെ പുറത്തേക്ക് ഒഴുകാൻ താൽപര്യപ്പെടുന്നു (എഫ്ലക്സ്സ്)
- നെഗറ്റീവ് പോട്ടൻഷ്യൽ: അയോൺ സെലിന്റെ അകത്തേക്ക് ഒഴുകാൻ താൽപര്യപ്പെടുന്നു (ഇൻഫ്ലക്സ്സ്)
- ശൂന്യ പോട്ടൻഷ്യൽ: യഥാർത്ഥത്തിൽ സമതുലനത്തിൽ, നെറ്റ് അയോൺ ഒഴുക്കില്ല
പോട്ടൻഷ്യലിന്റെ വലിപ്പം ഇലക്ട്രോക്കെമിക്കൽ ഡ്രൈവിങ് ഫോഴ്സിന്റെ ശക്തി പ്രതിഫലിക്കുന്നു. വലിയ ആബ്സോല്യൂട്ട് മൂല്യങ്ങൾ മെംബ്രെയിനിലൂടെ അയോൺ ഗതാഗതത്തെ പ്രേരിപ്പിക്കുന്ന ശക്തമായ ശക്തികളെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
നേർസ്റ്റ് സമവാക്യത്തിന്റെ ശാസ്ത്രം, മെഡിസിനിൽ ഉപയോഗങ്ങൾ
നേർസ്റ്റ് സമവാക്യം ജൈവശാസ്ത്രം, രാസശാസ്ത്രം, ബയോമെഡിക്കൽ എഞ്ചിനീയറിംഗ് എന്നിവയിൽ വ്യാപകമായ ഉപയോഗങ്ങൾ ഉണ്ട്:
സെല്ലുലാർ ഫിസിയോളജി, മെഡിസിൻ
-
ന്യുറോസയൻസ് ഗവേഷണം: മസ്തിഷ്കത്തിന്റെ പ്രവർത്തനം മനസ്സിലാക്കുന്നതിനായി ന്യുറോണുകളിൽ ശാന്തമായ മെംബ്രെയിൻ പോട്ടൻഷ്യൽയും പ്രവർത്തന പോട്ടൻഷ്യൽ തീവ്രതകളും കണക്കാക്കുക
-
ഹൃദയ ഫിസിയോളജി: സാധാരണ ഹൃദയ റിതം, അരിത്മിയ ഗവേഷണത്തിനായി ഹൃദയ സെല്ലുകളുടെ വൈദ്യുത ഗുണങ്ങൾ നിർണ്ണയിക്കുക
-
മസിൽ ഫിസിയോളജി: സ്കെലറ്റൽ, സ്മൂത്ത് മസിലുകളിൽ മസിൽ ചുരുക്കം, ശാന്തത നിയന്ത്രിക്കുന്ന അയോൺ ഗ്രേഡിയന്റുകൾ വിശകലനം ചെയ്യുക
-
കിഡ്നി ഫംഗ്ഷൻ പഠനങ്ങൾ: ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ബാലൻസ്, കിഡ്നി രോഗ ഗവേഷണത്തിനായി രേനൽ ട്യൂബ്യൂളുകളിൽ അയോൺ ഗതാഗതം അന്വേഷിക്കുക
ഇലക്ട്രോക്കെമിസ്ട്രി
-
ബാറ്ററി രൂപകൽപ്പന: ഊർജ്ജ സംഭരണ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി ഇലക്ട്രോക്കെമിക്കൽ സെല്ലുകൾ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.
-
കോർറോഷൻ വിശകലനം: വിവിധ പരിസ്ഥിതികളിൽ ലോഹത്തിന്റെ കോറോഷൻ പ്രവചനവും തടയലും.
-
ഇലക്ട്രോപ്ലേറ്റിംഗ്: വ്യവസായിക ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ലോഹം നിക്ഷേപ പ്രക്രിയകൾ നിയന്ത്രിക്കുക.
-
ഫ്യൂൽ സെല്ലുകൾ: കാര്യക്ഷമമായ ഊർജ്ജ പരിവർത്തന ഉപകരണങ്ങൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുക.
ബയോടെക്നോളജി
-
ബയോസെൻസറുകൾ: വിശകലന ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി അയോൺ-തിരഞ്ഞെടുക്കുന്ന ഇലക്ട്രോഡുകൾ വികസിപ്പിക്കുക.
-
മരുന്ന് വിതരണം: ചാർജ്ജ് ചെയ്ത മരുന്ന് മോളിക്യൂളുകളുടെ നിയന്ത്രിത റിലീസിന് സിസ്റ്റങ്ങൾ എഞ്ചിനീയർ ചെയ്യുക.
-
ഇലക്ട്രോഫിസിയോളജി: സെലുകളും ടിഷ്യൂകളും ഉള്ള വൈദ്യുത സിഗ്നലുകൾ രേഖപ്പെടുത്തുകയും വിശകലനം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുക.
പരിസ്ഥിതി ശാസ്ത്രം
-
ജല ഗുണനിലവാര നിരീക്ഷണം: പ്രകൃതിദത്ത ജലങ്ങളിൽ അയോൺ കേന്ദ്രീകരണം അളക്കുക.
-
മണ്ണിന്റെ വിശകലനം: കൃഷി ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി മണ്ണിന്റെ അയോൺ എക്സ്ചേഞ്ച് ഗുണങ്ങൾ വിലയിരുത്തുക.
ബദൽ സമീപനങ്ങൾ
നേർസ്റ്റ് സമവാക്യം സമതുലനത്തിൽ ഉള്ള ഏക അയോൺ സിസ്റ്റങ്ങൾക്കായി ശക്തമായതാണ്, എന്നാൽ കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ സാഹചര്യങ്ങൾ ബദൽ സമീപനങ്ങൾ ആവശ്യപ്പെടാം:
-
ഗോൾഡ്മാൻ-ഹോഡ്ജ്കിൻ-കാറ്റ്സ് സമവാക്യം: മെംബ്രെയിനിലൂടെ വ്യത്യസ്ത പെർമിയബിലിറ്റികൾ ഉള്ള നിരവധി അയോൺ സ്പീഷീസുകൾക്കായി കണക്കാക്കുന്നു. സെല്ലുകളുടെ resting membrane potential കണക്കാക്കാൻ ഉപകാരപ്രദമാണ്.
-
ഡൊന്നൻ സമതുലനം: വലിയ, ചാർജ്ജ് ചെയ്ത മോളിക്യൂളുകൾ (പ്രോട്ടീനുകൾ പോലുള്ള) മെംബ്രെയിൻ കടക്കാൻ കഴിയാത്തപ്പോൾ അയോൺ വിതരണം വിവരിക്കുന്നു.
-
കമ്പ്യൂട്ടേഷണൽ മോഡലുകൾ: സമതുലനമല്ലാത്ത സാഹചര്യങ്ങൾക്കായി, ഡൈനാമിക് സിമുലേഷനുകൾ NEURON അല്ലെങ്കിൽ COMSOL പോലുള്ള സോഫ്റ്റ്വെയർ ഉപയോഗിച്ച് കൂടുതൽ അനുയോജ്യമായിരിക്കും.
-
നേരിട്ട് അളക്കൽ: ജീവിച്ച സെലുകളിൽ മെംബ്രെയിൻ പോട്ടൻഷ്യലുകൾ നേരിട്ട് അളക്കാൻ പാച്ച്-ക്ലാംപ് ഇലക്ട്രോഫിസിയോളജി പോലുള്ള സാങ്കേതികവിദ്യകൾ ഉപയോഗിക്കുക.
നേർസ്റ്റ് സമവാക്യത്തിന്റെ ചരിത്രം
നേർസ്റ്റ് സമവാക്യം ജർമ്മൻ രാസ
പ്രതികരണം
ഈ ഉപകരണത്തെ കുറിച്ച് പ്രതികരണം നൽകാൻ ഫീഡ്ബാക് ടോസ്റ്റ് ക്ലിക്ക് ചെയ്യുക.
ബന്ധപ്പെട്ട ഉപകരണങ്ങൾ
നിങ്ങളുടെ പ്രവർത്തനത്തിന് ഉപയോഗപ്പെടുന്ന കൂടുതൽ ഉപകരണങ്ങൾ കണ്ടെത്തുക.