電気的中性が保たれているのに電気的ポテンシャルがある？

質問

電気的ポテンシャル (electrical potential)について質問があります。
私の理解ではマイナスの物がプラスのものをよせつけないポテンシャルという理解です。だからマイナスの物にプラスの物を近づけようとすると電気的ポテンシャル が大きくなると思っていました。しかし、下の文章（wikipediaからの抜粋です）を読んでこんがらがってしまいました。
there is an electric potential across the membrane due to charge separation, there is no actual measurable difference in the global concentration of positive and negative ions across the membrane
もしトータルで電気的中性が膜の両側で保たれているのならばトータルでは両側とも中性ですよね。なぜ電気的ポテンシャルが発生するのでしょうか？膜の両側でプラス、マイナスの構成（K＋とかＮａ＋とか）が違えばトータルで電気的中性が保たれていても電気的ポテンシャルが発生するのでしょうか？
教えてください。よろしくお願いします。

回答No.1

ringouri · ベストアンサー

膜を隔てて正電荷と負電荷が対面して存在する状態なので、その膜の空間（厚さ方向）には電位差が存在します。
しかし、膜の厚さは非常に薄いので、巨視的な空間（容器規模あるいは人間規模のサイズ）でみると、正負の電位がほとんど打ち消し合って、（膜の空間以外の場所で）電位が無い状態と同様（中性）になっているということです。
電位（電気的ポテンシャル）には「重ね合わせの理」が成り立つので、正の電荷と等量の負の電荷が非常に接近した場所に置かれていると、その間の距離を「無限小」とみなしてよい巨視的空間においては、正と負の電位が打ち消しあって、中性になります。

なお、ポテンシャルという用語には幾つかの異なる使われ方がありますが、この場合は通常の電位あるいは電位差のことを表しています。
質問者さんの理解しておられるポテンシャルはポテンシャル障壁に相当する概念かと思います。

補足

ringouriさん回答ありがとうございます。
もしよろしければ追加質問よろしいでしょうか？
以下の状況で電位はうまれるのでしょうか？
１）膜をはさんで右はNaCl 1mol/L, 左はNaCl ２mol/L　浸透圧などがちがうのでこのままでは不安定だとは思いますが、この状態があったとしてこの時点で電位がうまれるのかどうか教えてください

２）膜をはさんで右はNaCl 1mol/L, 左はKCl １mol/L　濃度勾配がNaとKにありますのでNaもKも拡散するとは思いますが、この状態があったとしてこの時点で電位がうまれるのかどうか教えてください。

忙しいところもうしわけありません。よろしくおねがいします。

回答No.2

ringouri

追加質問に関しては、平衡状態ではないので、仮想的な回答にならざるをえませんが、
所与の条件では、どちらも、電位差は発生しません。
膜の右側、左側、どちらにおいても、等量の正負の電荷（イオン）が存在するので、電気的中性が保たれているからです。

お礼

ringouriさんありがとうございました。
なんとなくイメージがわかったような気がします。
ありがとうございました。