مفت نرنسٹ مساوات کیلکولیٹر - جھلی کی ممکنہ طاقت کا حساب لگائیں

ہمارے مفت نرنسٹ مساوات کیلکولیٹر کے ساتھ فوری طور پر سیل جھلی کی ممکنہ طاقت کا حساب لگائیں۔ درست الیکٹرو کیمیائی نتائج کے لیے درجہ حرارت، آئن چارج اور ارتکاز درج کریں۔

نرنسٹ مساوات کیلکولیٹر

نرنسٹ مساوات کا استعمال کرتے ہوئے ایک سیل میں برقی ممکنہ کا حساب لگائیں۔

ان پٹ پیرامیٹرز

درجہ حرارت*

temperatureHelper: 0°C = 273.15K, 25°C = 298.15K, 37°C = 310.15K

آئن چارج (z)*

سیل کے باہر کی کثافت*

سیل کے اندر کی کثافت*

نتیجہ

سیل ممکنہ:

0.00 mV

کاپی کریں

نرنسٹ مساوات کیا ہے؟

نرنسٹ مساوات ایک سیل کے کمی کی ممکنہ کو معیاری سیل ممکنہ، درجہ حرارت، اور ردعمل کے تناسب سے جوڑتی ہے۔

مساوات کی بصری تصویر

نرنسٹ مساوات

E = E° - (RT/zF) × ln([ion]_out/[ion]_in)

متغیرات

E: سیل ممکنہ (mV)
E°: معیاری ممکنہ (0 mV)
R: گیس مستقل (8.314 J/(mol·K))
T: درجہ حرارت (310.15 K)
z: آئن چارج (1)
F: فارڈے مستقل (96485 C/mol)
[ion]_out: باہر کی کثافت (145 mM)
[ion]_in: اندر کی کثافت (12 mM)

حساب

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

insideCell

[12 mM]

outsideCell

[145 mM]

ionFlowDirection

تشریح

ایک صفر ممکنہ ظاہر کرتا ہے کہ نظام توازن میں ہے۔

📚

دستاویزات

نرنسٹ مساوات کیلکولیٹر: سیل میمبرین پوٹینشل آن لائن حساب کریں

فوری طور پر سیل میمبرین پوٹینشل کا حساب لگائیں ہمارے مفت نرنسٹ مساوات کیلکولیٹر کے ساتھ۔ صرف درجہ حرارت، آئن چارج، اور ارتکاز درج کریں تاکہ نیورونز، پٹھوں کے خلیوں، اور الیکٹرو کیمیکل سسٹمز کے لیے الیکٹرو کیمیکل پوٹینشلز کا تعین کیا جا سکے۔

نرنسٹ مساوات کیلکولیٹر کیا ہے؟

نرنسٹ مساوات کیلکولیٹر ایک لازمی ٹول ہے جو آئن کی ارتکاز کی گریڈینٹس کی بنیاد پر سیل میمبرینز کے درمیان برقی پوٹینشل کا حساب لگاتا ہے۔ یہ بنیادی الیکٹرو کیمسٹری کیلکولیٹر طلباء، محققین، اور پیشہ ور افراد کو میبرین پوٹینشل کی قدریں معلوم کرنے میں مدد کرتا ہے جب وہ درجہ حرارت، آئن چارج، اور ارتکاز کے فرق کو درج کرتے ہیں۔

چاہے آپ نیورونز میں ایکشن پوٹینشل کا مطالعہ کر رہے ہوں، الیکٹرو کیمیکل سیلز کا ڈیزائن کر رہے ہوں، یا حیاتیاتی سسٹمز میں آئن کی نقل و حمل کا تجزیہ کر رہے ہوں، یہ سیل پوٹینشل کیلکولیٹر نوبل انعام یافتہ کیمسٹ والٹر نرنسٹ کے قائم کردہ اصولوں کا استعمال کرتے ہوئے درست نتائج فراہم کرتا ہے۔

نرنسٹ مساوات الیکٹرو کیمیکل رد عمل کے پوٹینشل کو معیاری الیکٹروڈ پوٹینشل، درجہ حرارت، اور آئن کی سرگرمیوں سے جوڑتی ہے۔ حیاتیاتی سیاق و سباق میں، یہ سمجھنے کے لیے ضروری ہے کہ خلیے برقی گریڈینٹس کو کیسے برقرار رکھتے ہیں—جو کہ اعصابی امپلس کی ترسیل، پٹھوں کے سکڑنے، اور سیلولر نقل و حمل کے عمل کے لیے اہم ہے۔

نرنسٹ مساوات کا فارمولا

نرنسٹ مساوات ریاضی کے لحاظ سے اس طرح بیان کی گئی ہے:

$E = E^{\circ} - \frac{RT}{zF} \ln\left(\frac{[C]_{\text{inside}}}{[C]_{\text{outside}}}\right)$

جہاں:

$E$ = سیل پوٹینشل (وولٹ)
$E^{\circ}$ = معیاری سیل پوٹینشل (وولٹ)
$R$ = یونیورسل گیس مستقل (8.314 J·mol⁻¹·K⁻¹)
$T$ = مطلق درجہ حرارت (کیلوین)
$z$ = آئن کا والینس (چارج)
$F$ = فیراڈے مستقل (96,485 C·mol⁻¹)
$[C]_{\text{inside}}$ = سیل کے اندر آئن کا ارتکاز (مالر)
$[C]_{\text{outside}}$ = سیل کے باہر آئن کا ارتکاز (مالر)

حیاتیاتی ایپلی کیشنز کے لیے، مساوات کو اکثر معیاری سیل پوٹینشل ( $E^{\circ}$ ) کو صفر فرض کرکے سادہ کیا جاتا ہے اور نتیجہ ملی وولٹس (mV) میں بیان کیا جاتا ہے۔ پھر مساوات یہ بن جاتی ہے:

$E = -\frac{RT}{zF} \ln\left(\frac{[C]_{\text{outside}}}{[C]_{\text{inside}}}\right) \times 1000$

منفی نشان اور الٹ ارتکاز کا تناسب سیلولر فزیالوجی میں روایتی طور پر یہ ظاہر کرتا ہے کہ پوٹینشل عام طور پر سیل کے اندر سے باہر کی طرف ماپا جاتا ہے۔

سیل کے اندر [K⁺] = 140 mM

سیل کے باہر [K⁺] = 5 mM

K⁺

E = -61 log([K⁺]outside/[K⁺]inside) mV

متغیرات کی وضاحت

درجہ حرارت (T): کیلوین (K) میں ماپا جاتا ہے، جہاں K = °C + 273.15۔ جسم کا درجہ حرارت عام طور پر 310.15K (37°C) ہوتا ہے۔
آئن چارج (z): آئن کا والینس، جو کہ ہو سکتا ہے:
- +1 سوڈیم (Na⁺) اور پوٹاشیم (K⁺) کے لیے
- +2 کیلشیم (Ca²⁺) اور میگنیشیم (Mg²⁺) کے لیے
- -1 کلورائیڈ (Cl⁻) کے لیے
- -2 سلفیٹ (SO₄²⁻) کے لیے
آئن کے ارتکازات: حیاتیاتی سسٹمز کے لیے ملی مولر (mM) میں ماپا جاتا ہے۔ عام قدریں:
- K⁺: 5 mM باہر، 140 mM اندر
- Na⁺: 145 mM باہر، 12 mM اندر
- Cl⁻: 116 mM باہر، 4 mM اندر
- Ca²⁺: 1.5 mM باہر، 0.0001 mM اندر
مستقلات:
- گیس مستقل (R): 8.314 J/(mol·K)
- فیراڈے مستقل (F): 96,485 C/mol

میمبرین پوٹینشل کا حساب لگانے کا طریقہ: مرحلہ وار رہنما

ہمارا نرنسٹ مساوات کیلکولیٹر پیچیدہ الیکٹرو کیمیکل حسابات کو ایک بدیہی انٹرفیس میں سادہ بناتا ہے۔ سیل میمبرین پوٹینشل کا حساب لگانے کے لیے ان مراحل کی پیروی کریں:

درجہ حرارت درج کریں: درجہ حرارت کیلوین (K) میں درج کریں۔ ڈیفالٹ جسم کے درجہ حرارت (310.15K یا 37°C) پر سیٹ ہے۔
آئن چارج کی وضاحت کریں: اس آئن کا والینس (چارج) درج کریں جس کا آپ تجزیہ کر رہے ہیں۔ مثال کے طور پر، پوٹاشیم (K⁺) کے لیے "1" یا کلورائیڈ (Cl⁻) کے لیے "-1" درج کریں۔
آئن کے ارتکازات درج کریں: آئن کا ارتکاز درج کریں:
- سیل کے باہر (ایکسٹرا سیلولر ارتکاز) mM میں
- سیل کے اندر (انٹرا سیلولر ارتکاز) mM میں
نتیجہ دیکھیں: کیلکولیٹر خود بخود ملی وولٹس (mV) میں میمبرین پوٹینشل کا حساب لگاتا ہے۔
کاپی یا تجزیہ کریں: اپنے ریکارڈز یا مزید تجزیے کے لیے نتیجہ کاپی کرنے کے لیے "کاپی" بٹن کا استعمال کریں۔

مثال کا حساب

آئیے جسم کے درجہ حرارت پر پوٹاشیم (K⁺) کے لیے نرنسٹ پوٹینشل کا حساب لگائیں:

درجہ حرارت: 310.15K (37°C)
آئن چارج: +1
ایکسٹرا سیلولر ارتکاز: 5 mM
انٹرا سیلولر ارتکاز: 140 mM

نرنسٹ مساوات کا استعمال کرتے ہوئے: $E = -\frac{8.314 \times 310.15}{1 \times 96485} \ln\left(\frac{5}{140}\right) \times 1000$

$E = -\frac{2580.59}{96485} \times \ln(0.0357) \times 1000$

$E = -0.02675 \times (-3.33) \times 1000$

$E = 89.08 \text{ mV}$

یہ مثبت پوٹینشل ظاہر کرتا ہے کہ پوٹاشیم آئن سیل سے باہر جانے کی کوشش کرتے ہیں، جو کہ پوٹاشیم کے لیے عام الیکٹرو کیمیکل گریڈینٹ کے ساتھ ہم آہنگ ہے۔

اپنے نرنسٹ پوٹینشل کے نتائج کو سمجھنا

حساب کردہ میمبرین پوٹینشل سیل میمبرینز کے پار آئن کی حرکت کے بارے میں اہم بصیرت فراہم کرتا ہے:

مثبت پوٹینشل: آئن سیل سے باہر جانے کی کوشش کرتا ہے (ایفلوکس)
منفی پوٹینشل: آئن سیل میں داخل ہونے کی کوشش کرتا ہے (انفلوکس)
زیرو پوٹینشل: نظام میں توازن ہے جس میں کوئی خالص آئن کی حرکت نہیں ہوتی

پوٹینشل کی شدت الیکٹرو کیمیکل ڈرائیونگ فورس کی طاقت کی عکاسی کرتی ہے۔ بڑے مطلق اقدار آئن کی حرکت کے لیے میمبرین کے پار مضبوط قوتوں کی نشاندہی کرتی ہیں۔

نرنسٹ مساوات کی سائنس اور طب میں ایپلی کیشنز

نرنسٹ مساوات کی حیاتیات، کیمسٹری، اور بایومیڈیکل انجینئرنگ میں وسیع ایپلی کیشنز ہیں:

سیلولر فزیالوجی اور طب

نیوروسائنس ریسرچ: نیورونز میں آرام دہ میمبرین پوٹینشل اور ایکشن پوٹینشل کی حدوں کا حساب لگانا تاکہ دماغ کے فعل کو سمجھا جا سکے۔
دل کی فزیالوجی: دل کے خلیوں کی برقی خصوصیات کا تعین کرنا جو معمول کے دل کی دھڑکن اور بے قاعدگیوں کی تحقیق کے لیے ضروری ہیں۔
پٹھوں کی فزیالوجی: پٹھوں کے سکڑنے اور آرام کو کنٹرول کرنے والے آئن کی گریڈینٹس کا تجزیہ کرنا۔
گردے کی فعالیت کے مطالعے: الیکٹرولائٹ توازن اور گردے کی بیماری کی تحقیق کے لیے گردے کے نالیوں میں آئن کی نقل و حمل کی تحقیقات کرنا۔

الیکٹرو کیمسٹری

بیٹری ڈیزائن: توانائی کے ذخیرہ کرنے کی ایپلی کیشنز کے لیے الیکٹرو کیمیکل سیلز کو بہتر بنانا۔
زنگ کا تجزیہ: مختلف ماحول میں دھات کی زنگ کو پیش گوئی اور روکنا۔
الیکٹروپلیٹنگ: صنعتی ایپلی کیشنز میں دھات کی جمع کرنے کے عمل کو کنٹرول کرنا۔
ایندھن کے خلیے: موثر توانائی کی تبدیلی کے آلات کا ڈیزائن کرنا۔

بایوٹیکنالوجی

بایوسینسرز: تجزیاتی ایپلی کیشنز کے لیے آئن کے انتخابی الیکٹروڈز کی ترقی۔
ادویات کی ترسیل: چارج شدہ دوا کے مالیکیولز کے کنٹرول شدہ اخراج کے لیے نظام کی انجینئرنگ۔
الیکٹروفزیالوجی: خلیوں اور بافتوں میں برقی سگنلز کو ریکارڈ اور تجزیہ کرنا۔

ماحولیاتی سائنس

پانی کے معیار کی نگرانی: قدرتی پانیوں میں آئن کے ارتکازات کی پیمائش کرنا۔
زمین کا تجزیہ: زرعی ایپلی کیشنز کے لیے مٹی کی آئن کے تبادلے کی خصوصیات کا اندازہ لگانا۔

متبادل طریقے

جبکہ نرنسٹ مساوات توازن میں واحد آئن سسٹمز کے لیے طاقتور ہے، زیادہ پیچیدہ منظرناموں کے لیے متبادل طریقوں کی ضرورت ہو سکتی ہے:

گولڈمین-ہوگکن-کاتز مساوات: میمبرین کے پار مختلف پختوں کے ساتھ متعدد آئن کی اقسام کا حساب لگاتی ہے۔ یہ خلیوں کے آرام دہ میمبرین پوٹینشل کا حساب لگانے کے لیے مفید ہے۔
ڈونن توازن: اس وقت آئن کی تقسیم کی وضاحت کرتا ہے جب بڑے، چارج شدہ مالیکیولز (جیسے پروٹین) میمبرین کے پار نہیں جا سکتے۔
کمپیوٹیشنل ماڈلز: غیر توازن کی حالتوں کے لیے، متحرک سمولیشنز جیسے سافٹ ویئر NEURON یا COMSOL کا استعمال زیادہ مناسب ہو سکتا ہے۔
براہ راست پیمائش: زندہ خلیوں میں میمبرین پوٹینشل کو براہ راست ماپنے کے لیے ٹیکنیکس جیسے پیچ کلمپ الیکٹروفزیالوجی کا استعمال۔

نرنسٹ مساوات کی تاریخ

نرنسٹ مساوات کو جرمن کیمسٹ والٹر ہرمن نرنسٹ (1864-1941) نے 1889 میں الیکٹرو کیمیکل سیلز کا مطالعہ کرتے ہوئے تیار کیا۔ یہ ان کا groundbreaking کام تھا جو کہ جسمانی کیمسٹری میں ان کے وسیع تر تعاون کا حصہ تھا، خاص طور پر تھرموڈینامکس اور الیکٹرو کیمسٹری میں۔

اہم تاریخی ترقیات:

1889: نرنسٹ نے اپنی مساوات کو یونیورسٹی آف لائپزگ، جرمنی میں کام کرتے ہوئے پہلی بار وضع کیا۔
1890 کی دہائی: یہ مساوات الیکٹرو کیمسٹری میں ایک بنیادی اصول کے طور پر پہچانی جانے لگی، جو کہ گیلوانک سیلز کے رویے کی وضاحت کرتی ہے۔
1900 کی دہائی کے اوائل: فزیالوجسٹ نے نرنسٹ مساوات کو حیاتیاتی سسٹمز پر لاگو کرنا شروع کیا، خاص طور پر نیورون کے خلیے کے فعل کو سمجھنے کے لیے۔
1920: نرنسٹ کو تھرمو کیمسٹری میں ان کے کام کے لیے نوبل انعام دیا گیا، جس میں نرنسٹ مساوات کی ترقی بھی شامل تھی۔
1940-1950 کی دہائی: ایلن ہوگکن اور اینڈریو ہکسلے نے نیورون کے خلیوں میں ایکشن پوٹینشل پر اپنے groundbreaking کام میں نرنسٹ کے اصولوں کو بڑھایا، جس کے لیے انہیں بعد میں نوبل انعام ملا۔
1960 کی دہائی: گولڈمین-ہوگکن-کاتز مساوات کو نرنسٹ مساوات کی توسیع کے طور پر تیار کیا گیا تاکہ متعدد آئن کی اقسام کا حساب لگایا جا سکے۔
جدید دور: نرنسٹ مساوات الیکٹرو کیمسٹری سے نیوروسائنس تک کے شعبوں میں بنیادی حیثیت رکھتی ہے، اور کمپیوٹیشنل ٹولز اس کی درخواست کو زیادہ قابل رسائی بنا رہے ہیں۔

پروگرامنگ کی مثالیں

یہاں مختلف پروگرامنگ زبانوں میں نرنسٹ مساوات کو نافذ کرنے کی مثالیں ہیں:

def calculate_nernst_potential(temperature, ion_charge, conc_outside, conc_inside):
    """
    Calculate the Nernst potential in millivolts.
    
    Args:
        temperature: Temperature in Kelvin

💬

تاثیر

💬

اس ٹول کے بتور کو کلک کریں تاکہ اس ٹول کے بارے میں فیڈبیک دینا شروع کریں

🔗

Whiz Tools