Calculation of Redox Potential for NADPH System

7. Рассчитайте восстановительный потенциал системы (В): НАДФ+ + H+ + 2ē → НАДФH (Е0298 = –0,115 В) при молярных концентрациях НАДФ+ и НАДФH, соответственно равных 10–3 и 10–4 моль/л и рН = 2. (2,3RT/F = 0,06)

Для расчета восстановительного потенциала системы (Е) можно использовать уравнение Нернста:

[ E = E^0 - \frac{RT}{nF} \ln Q ]

где:

• (E^0) — стандартный потенциал (в данном случае -0,115 В),
• (R) — универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль·К)),
• (T) — температура в Кельвинах (при стандартных условиях T = 298 K),
• (n) — количество электронов, участвующих в реакции (в данном случае n = 2),
• (F) — постоянная Фарадея (96485 Кл/моль),
• (Q) — реакционная степень, которая определяется как (\frac{[НАДФH]}{[НАДФ^+][H^+]^2}).

Сначала найдем (Q):

1. Концентрация (НАДФ^+) = (10^{-3}) моль/л.
2. Концентрация (НАДФH) = (10^{-4}) моль/л.
3. Концентрация (H^+) при pH = 2: ([H^+] = 10^{-2}) моль/л.

Теперь подставим значения в формулу для (Q):

[ Q = \frac{[НАДФH]}{[НАДФ^+][H^+]^2} = \frac{10^{-4}}{10^{-3} \cdot (10^{-2})^2} = \frac{10^{-4}}{10^{-3} \cdot 10^{-4}} = \frac{10^{-4}}{10^{-7}} = 10^{3} ]

Теперь подставим все известные значения в уравнение Нернста:

[ E = E^0 - \frac{RT}{nF} \ln Q ]

Подставим известные значения:

• (E^0 = -0,115 , В)
• (R = 8,314 , Дж/(моль \cdot К))
• (T = 298 , K)
• (n = 2)
• (F = 96485 , Кл/моль)
• (Q = 10^{3})

Сначала вычислим (\frac{RT}{nF}):

[ \frac{RT}{nF} = \frac{8,314 \cdot 298}{2 \cdot 96485} \approx 0,0041 , В ]

Теперь подставим это значение в уравнение Нернста:

[ E = -0,115 - 0,0041 \ln(10^{3}) ]

Значение (\ln(10^{3}) = 3 \ln(10) \approx 3 \cdot 2,303 \approx 6,909):

[ E = -0,115 - 0,0041 \cdot 6,909 \approx -0,115 - 0,0283 \approx -0,1433 , В ]

Таким образом, восстановительный потенциал системы составляет примерно:

[ E \approx -0,143 , В