Stomatologia: wykład 6

Omówiona na poprzednich wykładach aktywność elektryczna komórek spełnia ważną rolę w procesach przenoszenia informacji w organizmie. W zjawisku powstawania potencjału błonowego istotną rolę odgrywa potencjał dyfuzyjny występujący w procesach związanych z wyrównywaniem stężeń. Obecność substancji zjonizowanych stwarza możliwość występowania różnych efektów elektrycznych na granicy obszarów o różnym składzie chemicznym.

Nawiązując do przedstawionego wcześnie „termodynamicznego” podejścia do procesów zachodzących w różnych układach można powiedzieć, że Jeśli układ zawiera cząsteczki mające ładunek elektryczny to zmiana liczby moli jednego z takich składników wiąże się nie tylko z wykonaniem pracy chemicznej ΔL_ch = _iΔn_i ale i elektrycznej pracy ΔL_el = φΔq przenoszenia ładunków. Przy zmianie ilości składnika (i) o Δn_i, jego ładunek elektryczny zmienia się o

Δq = zF⋅Δn_i

W warunkach izotermiczno - izobarycznych praca wykonana przez układ jest równa zmianie entalpii swobodnej. Mamy więc

ΔG_i = _iΔn_i + zF⋅Δn_i⋅φ

Zmiana entalpii swobodnej przypadająca na 1 mol:

ΔG_i = _i + zF⋅φ = 

Nazywana jest potencjałem elektrochemicznym.

Potencjał chemiczny _i = _i⁰ + RT⋅lna_i , gdzie a_i jest aktywnością jonu w roztworze a _i⁰ jest potencjałem standardowym - wyliczony dla stężenia 1mol/l.

Potencjał elektrochemiczny jest przydatnym narzędziem przy rozważaniu zjawisk na styku różnych środowisk. Do tego typu zjawisk należy potencjał elektrodowy.

Metal zanurzony do roztworu z kationami tego metalu ulega reakcji chemicznej

Me ↔ Me^z+ + ze^-

jony metalu przechodzą do roztworu pozostawiając na elektrodzie wolne elektrony. Uwolnione jony gromadzą się w pobliżu elektrody w elektrycznej warstwie podwójnej. Dodatni ładunek kationów w roztworze hamuje dalsze uwalnianie jonów. Ustala się stan równowagi termodynamicznej.

W warunkach T i p = const oznacza to, że potencjały elektrochemiczne metalu w obu fazach muszą być jednakowe.

_i^Me + RT⋅lna_i^Me+ zF⋅φ_Me = _i^el + RT⋅lna_i^el+ zF⋅φ_Me

zF⋅φ_Me- zF⋅φ_Me = _i^el - _i^Me - RT⋅lna_i^Me + RT⋅lna_i^el

_i^el - _i^Me - RT⋅lna_i^Me= ΔV₀

zF⋅(φ_Me- φ_Me) = Δφ₀ + RT⋅lna_i^el

φ_Me- φ_Me= ΔV - potencjał elektrodowy

ΔV = ΔV₀ + (RT/zF)⋅lna_i^el

Potencjał ΔV₀ nosi nazwę potencjału standardowego elektrody. przyjęto wyrażać go różnicą potencjałów ogniwa , w którym drugą elektrodą jest tzw. elektroda wodorowa. Wartości tego potencjału dla różnych metali umieszczonych w roztworze zawierającym ich jony stały się podstawą do uszeregowania metali w szereg napięciowy. Występowanie potencjału elektrodowego sprawia, że umieszczenie w roztworze elektrolitu dwóch metali o różnych potencjałach powoduje powstanie ogniwa elektrycznego o sile elektromotorycznej tym większej im większa odległość dzieli te metale w szeregu napięciowym. Stosowane w stomatologii materiały zawierające metale (np. amalgamaty) w obecności śliny lub płynów tkankowych wytwarzają potencjały elektrodowe. wprowadzenie do środowiska elementów zawierające różne metale prowadzi do powstawania w jamie ustnej ogniw elektrycznych. Może to wywoływać stany zapalne w jamie ustnej a niekiedy zaburzenia ogólnoustrojowe.

1

1

∼

---