نحوه ی تعیین پتانسیل الکتریکی استاندارد
چکیده:
همان طور که گفته شد از اتصال دو نیم سلول به یکدیگر یک سلول الکتروشیمیایی به وجود می آید که شارش الکترون بین آن ها باعث به وجود آمدن اختلاف پتانسیل می شود. در این جا چگونگی اندازه گیری پتانسیل یک الکترود به کمک الکترود استاندارد هیدروژن را بررسی می کنیم.
شرح درس:
نیروی الکتروموتوری استاندارد (emf) بیش ترین ولتاژی است که یک سلول الکتروشیمیایی می تواند به وجود بیاورد و اختلاف پتانسیل الکترودی استاندارد دو نیم سلول یک سلول الکتروشیمیایی است که با سلول E° نمایش داده می شود.
نحوه ی اندازه گیری E° سایر الکترودها نسبت به SHE بدین صورت است که ابتدا الکترود مورد نظر را با سیم به SHE متصل می کنیم و در مسیر آن یک ولت سنج برای اندازه گیری اختلاف پتانسیل موجود میان دو الکترود قرار می دهیم. مقدار پتانسیل الکترودی استاندارد با یکای ولت (v) گزارش می شود.
اگر جهت جریان الکترون ها از الکترود مورد نظر به سمت SHE باشد، نتیجه می گیریم که پتانسیل الکتریکی آن از SHE منفی تر بوده و علامت E° را منفی در نظر می گیریم. اما اگر جهت جریان الکترون ها از SHE به سمت الکترود مورد نظر باشد، می فهمیم که پتانسیل الکتریکی آن نسبت به SHE مثبت تر بوده و علامت E° را مثبت در نظر می گیریم.
نکته: جهت حرکت الکترون ها با توجه به اتصال الکترودها به قطب های + و – ولت سنج و علامت ولتاژ خوانده شده مشخص می شود. اگر روی صفحه ی نمایشگر ولت سنج علامت منفی ظاهر شود، نشان می دهد که قطب های ناهمنام سلول الکتروشیمیایی و ولت سنج به هم متصل شده اند و بیان گر مثبت یا منفی بودن E° نیست.
توجه: جهت جریان الکترون ها در یک سلول الکتروشیمیایی از قطب منفی آن به سمت قطب مثبتش است.
هرچه مقدارE° یک الکترود منفی تر باشد، تراکم بار منفی روی آن بیشتر بوده و آمادگی بیش تری برای دادن الکترون دارد و در نتیجه کاهنده ی قوی تری است. به عنوان مثال، با توجه به E°(Mn2+/Mn)= -1.18v و E°(co2+/co)= -o.28v
می توان دریافت که تراکم بار الکتریکی منفی روی الکترود کبالت کمتر است و الکترود استاندارد کبالت کاهنده ی ضعیف تری است.
هرچه مقدارE° یک الکترود مثبت تر باشد، تراکم بار مثبت روی آن بیش تر بوده و آمادگی بیش تری برای گرفتن الکترون دارد و در نتیجه اکسنده ی قوی تری است. به عنوان مثال با توجه بهE°(Mn2+/Mn)= -1.18 v و E°(cu+/cu)= -0.52 v
می توان دریافت که تراکم بار الکتریکی منفی روی الکترود کبالت کمتر است و الکترود استاندارد کبالت ، کاهنده ی ضعیف تری است.
هرچه مقدار E° یک الکترود مثبت تر باشد، تراکم بار مثبت روی آن بیشتر بوده و آمادگی بیش تری برای گرفتن الکترون دراد و در نتیجه اکسنده ی قوی تری است. به عنوان مثال، با توجه به E°(Ag+/Ag) =+0.80 v و E°(cu2+/cu)= +0.52 v
می توان دریافت که آمادگی الکترود نقره برای گرفتن الکترون بیش تر است و الکترود مس اکسنده ی ضعیف تری است.
نکته: برای بستن مدار الکتریکی بین دو الکترود ، یک پل نمکی نیز قرار می دهیم. یک پل نمکی ساده شامل قطعه ای کاغذ صافی است که به طور کامل به محلول سیر شده ی پتاسیم کلرید آغشته گشته و یک رسانای یونی است. پل نمکی با به جریان انداختن گونه های باردار بین دو محلول الکترولیت، مدار الکتریکی را کامل می کند. در مطالب بعد به طور مفصل راجع به پل نمکی صحبت خواهیم کرد.
در دو نیم سلول یک سلول الکتروشیمیایی می توان به جای استفاده از دو نیم سلول در دو بشر مجزا و یک پل نمکی بین آن ها، سلول را در یک بشر تشکیل داد که در این حالت دو محلول الکترولیت توسط یک دیواره محکم و متخلخل از هم جدا می شوند.
دیواره ی متخلخل از جنس سفال، خاک چینی(کائولن)، آزبست یا گرد فشرده شده ی شیشه است که از مخلوط شدن سری و مستقیم دو محلول الکترولیت جلوگیری کرده اما به یون های موجود در دو محلول اجازه عبور می دهد.
