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*

درجہ حرارت کی تبدیلی: 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: فیراڈے 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

سیل جھلی کا خاکہ

سیل کے اندر

[12 mM]

سیل کے باہر

[145 mM]

تیر غالب آئن کے بہاؤ کی سمت کی نشاندہی کرتا ہے

تشریح

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

📚

دستاویزات

نیرنسٹ مساوات کیلکولیٹر: سیل میمبرین پوٹینشل آن لائن حساب کریں

فوری طور پر سیل میمبرین پوٹینشل کا حساب لگائیں ہمارے مفت نیرنسٹ 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 پوٹینشل کا تعین کیا جا سکے۔ یہ اہم میمبرین پوٹینشل کیلکولیٹر طلباء، محققین، اور پیشہ ور افراد کو حیاتیاتی میمبرینز کے ذریعے آئن کی نقل و حمل کو سمجھنے میں مدد کرتا ہے۔

نیرنسٹ مساوات کیلکولیٹر کیا ہے؟

نیرنسٹ مساوات کیلکولیٹر ایک لازمی ٹول ہے جو آئن کی ارتکاز کے 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 درجہ حرارت، آئن چارج، اور ارتکاز کے فرق درج کرکے میمبرین پوٹینشل کی قدریں متعین کرنے میں مدد کرتا ہے۔

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

نیرنسٹ 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 خلیاتی نقل و حمل کے عمل کے لیے اہم ہے۔

نیرنسٹ مساوات کا فارمولا

نیرنسٹ مساوات ریاضیاتی طور پر 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)
$R$ = عالمی 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 اس کنونشن کی عکاسی کرتا ہے، جہاں 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

نیرنسٹ مساوات کی متغیرات کی وضاحت

1. درجہ حرارت (T)

کیلوین (K) میں ماپا جاتا ہے، جہاں K = °C + 273.15
جسم کا درجہ حرارت: 310.15K (37°C)
کمرے کا درجہ حرارت: 298.15K (25°C)

2. آئن چارج (z) - آئن کا والینس:

+1: سوڈیم (Na⁺)، پوٹاشیم (K⁺)
+2: کیلشیم (Ca²⁺)، میگنیشیم (Mg²⁺)
-1: کلورائیڈ (Cl⁻)
-2: سلفیٹ (SO₄²⁻)

3. آئن کے ارتکاز - عام حیاتیاتی قیمتیں (mM):

آئن	سیل کے باہر	سیل کے اندر
K⁺	5 mM	140 mM
Na⁺	145 mM	12 mM
Cl⁻	116 mM	4 mM
Ca²⁺	1.5 mM	0.0001 mM

4. جسمانی مستقل:

گیس مستقل (R): 8.314 J/(mol·K)
فیراڈے مستقل (F): 96,485 C/mol

میمبرین پوٹینشل کا حساب کیسے لگائیں: مرحلہ وار رہنمائی

ہمارا نیرنسٹ 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: کیلوین (K) میں درجہ حرارت 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 ارتکاز 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 نیرنسٹ پوٹینشل کا حساب لگائیں:

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

نیرنسٹ 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 نیرنسٹ پوٹینشل کے نتائج کو سمجھنا

حساب شدہ میمبرین پوٹینشل سیل میمبرینز کے ذریعے آئن کی نقل و حمل 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 جانے کی کوشش کرتا ہے (انفلوکس)
زیرو پوٹینشل: نظام توازن میں ہے جس میں کوئی نیٹ آئن کی نقل و حمل نہیں ہے

پوٹینشل کی مقدار الیکٹرو کیمیکل ڈرائیونگ فورس کی طاقت کی عکاسی کرتی ہے۔ بڑے مطلق اقدار آئن کی نقل و حمل کے لیے میمبرین کے پار مضبوط قوتوں کی نشاندہی کرتی ہیں۔

نیرنسٹ مساوات کی سائنس اور طب میں ایپلی کیشنز

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

سیلولر فزیالوجی اور طب

نیوروسائنس تحقیق: نیورونز میں آرام دہ میمبرین پوٹینشل اور ایکشن پوٹینشل کی حدوں کا حساب لگائیں تاکہ دماغ کے کام کو سمجھ سکیں۔
دل کی فزیالوجی: دل کے خلیوں کی برقی خصوصیات کا تعین کریں 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 کے گریڈینٹس کا تجزیہ کریں۔
گردے کی فعالیت کے مطالعے: الیکٹرولائٹ توازن اور گردے کی بیماری کی تحقیق کے لیے گردے کی نالیوں میں آئن کی نقل و حمل کی تحقیقات کریں۔

الیکٹرو کیمسٹری

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

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 ارتکاز کی پیمائش۔
زمین کا تجزیہ: زرعی ایپلی کیشنز کے لیے مٹی کی آئن کے تبادلے کی خصوصیات کا اندازہ لگانا۔

متبادل طریقے

جبکہ نیرنسٹ مساوات ایکوئلیبرئیم پر واحد آئن سسٹمز کے لیے طاقتور ہے، زیادہ پیچیدہ منظرناموں کے لیے متبادل طریقے درکار ہو سکتے ہیں:

گولڈمین-ہوگکن-کاتز مساوات: میمبرین کے پار مختلف پختوں کے ساتھ متعدد آئن کی اقسام کا حساب لگاتا 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 ایکوئلیبرئیم 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 کلپ الیکٹروفزیالوجی کا استعمال۔

نیرنسٹ مساوات کی تاریخ

نیرنسٹ مساوات کو جرمن کیمسٹ والٹر ہرمن نیرنسٹ (1864-1941) نے 1889 میں الیکٹرو کیمیکل سیل کا مطالعہ کرتے ہوئے تیار کیا۔ یہ تاریخی کام اس کی جسمانی کیمسٹری میں وسیع تر شراکتوں کا حصہ تھا، خاص طور پر تھرموڈینامکس اور الیکٹرو کیمسٹری میں۔

اہم تاریخی ترقیات:

1889: نیرنسٹ 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 گئی، جو گیلوانک سیل کے رویے کی وضاحت کرتی ہے۔
1900 کی دہائی کے اوائل: فزیالوجسٹ نے نیرنسٹ مساوات کو حیاتیاتی نظاموں پر لاگو کرنا شروع کیا، خاص طور پر اعصابی خلیوں کے کام کو سمجھنے کے لیے۔
1920: نیرنسٹ کو تھرمو کیمسٹری میں اپنے کام کے لیے کیمسٹری میں نوبل انعام سے نوازا گیا، جس میں نیرنسٹ مساوات کی ترقی بھی شامل ہے۔
1940 کی دہائی-1950 کی دہائی: ایلن ہوگکن اور اینڈریو ہکسلے نے اعصابی خلیوں میں ایکشن پوٹینشل پر اپنے تاریخی کام میں نیرنسٹ کے اصولوں کو بڑھایا، جس کے لیے انہیں بعد میں نوبل انعام ملا۔
1960 کی دہائی: گولڈمین-ہوگکن-کاتز مساوات کو نیرنسٹ مساوات کی توسیع کے طور پر تیار کیا گیا تاکہ متعدد آئن کی اقسام کا حساب لگایا جا سکے۔
جدید دور: نیرنسٹ مساوات الیکٹرو کیمسٹری سے نیوروسائنس تک کے شعبوں میں بنیادی حیثیت رکھتی ہے، جس کے ساتھ کمپیوٹیشنل ٹولز اس کی درخواست کو زیادہ قابل رسائی بناتے ہیں

🔗

Whiz Tools