<<
>>

Что такое нернстовскин потенциал


Пусть в какой-то части сосуда находится электролит (например, раствор поваренной соли), а в другой — чистый растворитель (в нашем примере — вода). Как будет идти диффузия соли? Положительно и отрицательно заряженные ионы имеют разную массу, по-разному взаимодействуют с водой, следовательно, движутся в жидкости с разными скоростями [§§§]).
Пусть отрицательные ионы хлора (анионы) движутся быстрее и при диффузии «убегают» вперед от катионов — возникает «расслаивание» отрицательных и положительных ионов. Это расслаивание вызывает появление в растворе электрического поля («минус» — на переднем фронте диффузии), которое будет тормозить убежавшие вперед анионы и подгонять отставшие катионы, выравнивая скорости их диффузии.
Естественно, Нернст в своей диссертации не ограничился таким качественным описанием, а как настоящий физик вывел формулу для диффузионного потенциала Уд, возникающего на границе контакта двух растворов с
концентрациями электролита Сх и Сг:
(3.1)
где и — скорость более быстрого иона, v — скорость более медленного иона, R — газовая постоянная, F — число Фарадея, Т — температура.
Эта формула давала возможность подвергнуть прямой количественной проверке гипотезу Германа, согласно которой биопотенциалы возникают на границе двух участков протоплазмы — нормального и поврежденного, и через семь лет такую проверку предпримет замечательный русский ученый Василий Юрьевич Чаговец. Это будет первая работа по применению точных количественных методов к исследованию биопотенциалов.
Когда была опубликована диссертация Нернста, Чаговец еще учился в киевской гимназии. В 1892 г. он поступил в Петербургскую военно-медицинскую академию. Лабораторией физиологии там руководил И. Р. Тарханов — ученик Сеченова. Тарханов предложил студенту третьего курса Чаговцу заняться изучением электрических явлений в нерве лягушки, точно так же, как за 50 лет до того И. Мюллер предложил сходную тему студенту третьего курса Дюбуа-Реймону. (Кстати, в дальнейшем Чаговцу пришлось на несколько лет бросить занятия наукой и работать военным врачом, отрабатывая свое обучение, как это пришлось сделать и Гельмгольцу.)
Чаговец, конечно, предпочитал гипотезу Германа фантастическим электромоторным молекулам Дюбуа. Но и гипотеза Германа была слишком абстрактной. Она говорила о каких-то реакциях в протоплазме, о каких-то молекулах, границах... И Чаговец развивает конкретный вариант теории повреждения, впервые объясняя возникновение биопотенциалов диффузией ионов.
Но какое же конкретное вещество создает потенциал повреждения?
Как видно из формулы (3.1), желательно, чтобы анионы и катионы вещества имели разную подвижность, а также чтобы его концентрация в месте разреза сильно отличалась от концентрации в неповрежденном участке. Чаговец решил, что это вещество — угольная кислота (Н2С03). Он рассуждал так: разрез, как всякое раздражение, усиливает обмен веществ, а значит и выделение С02. На основании данных, полученных еще Л. Германом, Чаговец принял, что концентрация угольной кислоты
в месте разреза увеличивается в 6,5 раз. Разность скоростей ионов Н+ и СОд” давала для первого сомножителя формулы (3.1) значение 0,8. Чаговец произвел расчет потенциала повреждения мышцы при комнатной температуре (л;290 К), получилось примерно 35 мВ. На самом деле потенциал повреждения мышцы составлял 50—60 мВ. Разница была не слишком велика, но все же вполне ощутима.
Работа Чаговца под названием «О применении теории диссоциации Аррениуса к электрическим явлениям на живых тканях» вышла в 1896 г., а на следующий год ее краткое изложение было опубликовано в «Журнале физической химии» Оствальда. В своей работе Чаговец пытался объяснить расхождение результатов расчета с экспериментом тем, что концентрация угольной кислоты при разрезе может быть выше, чем при утомлении мышцы. Но это предположение было опровергнуто прямыми экспериментами: например, нейтрализация угольной кислоты щелочью практически не меняет потенциала повреждения.
Чаговец остановил свое внимание на угольной кислоте не только потому, что знал о возникновении разности ее концентрации при работе мышцы, а еще и потому, что при ее диссоциации возникает ион водорода — самый быстрый и8 всех ионов. Скорости наиболее распространенных ионов примерно одинаковы, так что первый сомножитель в формуле (3.1) для них вместо 0,8 будет 0,01—0,2, и в результате получатся значения разности потенциалов, еще более далекие от реальных. Придумывать же какие-то фантастические ионы было совсем не в духе Чаговца. На первый взгляд, идея диффузии ионов как основы биопотенциалов зашла в тупик. Однако, хотя конкретный вариант теории биопотенциалов, предложенный Ча- говцем, оказался ошибочным, основная идея Чаговца оказалась совершенно верной; Чаговец был очень близок к решению загадки,
<< | >>
Источник: Беркинблит М. Б., Глаголева Е. Г.. Электричество в живых организмах. 1988

Еще по теме Что такое нернстовскин потенциал:

  1. Гарин И. И.. Что такое философия?; Запад и Восток; Что такое истина? — М.: ТЕРРА—Книжный клуб,2001. - 752 с., 2001
  2. ЧТО ТАКОЕ ПРАГМАТИЗМ?
  3. ЧТО ТАКОЕ ФИЛОСОФИЯ?
  4. Что такое психотерапия?
  5. ЧТО ТАКОЕ ИДЕЯ
  6.   1. ЧТО ТАКОЕ ОБУЧЕНИЕ? 
  7.   1. ЧТО ТАКОЕ НАУЧЕНИЕ 
  8. Что такое «общество»?
  9. 1. Что такое человек?
  10. ЧТО ТАКОЕ ТЕРПЕНИЕ?
  11. 12.1. Что такое человек?
  12. II Что такое книга?
  13. Что такое геополитика?
  14. Что такое свобода.