جهد الوصلة السائلة

يحدث جهد الوصلة السائلة (LJP) عندما يكون محلولان من الإلكتروليتات بتراكيز مختلفة (مثل 1.0 مولار من حمض الهيدروكلوريك و0.1 مولار من حمض الهيدروكلوريك) متلامسين. يميل المحلول الأكثر تركيزًا إلى الانتشار في المحلول الأقل تركيزًا. علاوة على ذلك، عادةً ما تكون معدلات انتشار الأنيون والكاتيون في المركب الأيوني غير متساوية. في المثال السابق، تتحرك أيونات الهيدروجين (H+)، نظرًا لحركيتها الكهربائية الأعلى (أو معامل انتشارها الأعلى)، أسرع من أيونات الكلوريد (Cl-) . ^في هذه الحالة ، يكتسب ^{المحلول} المخفف شحنة موجبة على جانبه من الوصلة السائلة (لأن كاتيونات الهيدروجين تنتشر أسرع من أنيونات الكلوريد)، بينما يصبح المحلول المركز مشحونًا بشحنة سالبة. يُنشئ فصل الشحنات هذا مجالًا كهربائيًا عند الوصلة السائلة، ويساهم هذا المجال في فرق الجهد بين قطبي مرجع مغمورين في المحلولين. تجدر الإشارة إلى أن المجال الكهربائي عند نقطة التقاء السائلين يعاكس انتقال الأيونات عبر الانتشار. وفي لحظة معينة، قد يتشكل جهد مستقر عند نقطة التقاء السائلين.

ينشأ جهد الوصلة السائلة أيضًا بين محلولين مختلفي التركيب، حتى وإن كانت تركيزاتهما متساوية. ويعود ذلك أيضًا إلى اختلاف معاملات انتشار الأيونات المختلفة، بشكل عام.

يُعدّ جهد الوصلة السائلة الإضافي هذا (المعروف أيضًا بجهد الانتشار ) جهدًا غير متوازن (وبالتالي، لا يمكن حسابه ديناميكيًا حراريًا )، ولكنه قد يصل إلى حالة استقرار، حيث تتوازن سرعة هجرة الأيونات في المجال الكهربائي مع سرعة انتشارها. ومع ذلك، قد تعتمد قيمته - وهي حالة استقرار ولكنها غير متوازنة - على هندسة الوصلة السائلة.

يكون جهد الانتشار ضئيلاً في المحاليل عندما تكون حركية الكاتيونات والأنيونات (أو معاملات انتشارها ) متقاربة. وهذا يعني أيضاً أن أرقام نقل الأيونات للأنيونات والكاتيونات متساوية في هذه المحاليل.

الملحان الأكثر استخدامًا بمعاملات انتشار متشابهة تقريبًا للكاتيون والأنيون هما: KCl و NaNO ₃ .

حساب

لا يمكن قياس القيم المطلقة لجهد الوصلة السائلة مباشرةً، ولكن يمكن حسابها من حيث المبدأ. في المقابل، يمكن تحديد التغيرات في جهد الوصلة السائلة تجريبياً. ^{[ 1 ]} تشمل القوة الدافعة الكهربائية (EMF) لخلية تركيز مع نقل جهد الوصلة السائلة.

القوة الدافعة الكهربائية لخلية تركيز بدون نقل هي:

E_{\mathrm {nt} }={\frac {RT}{F}}\ln {\frac {a_{2}}{a_{1}}}

أين $a_{1}$ و $a_{2}$ ما هي أنشطة حمض الهيدروكلوريك في المحلولين؟ $R$ هو ثابت الغازات العام ، $T$ درجة الحرارة و $F$ هو ثابت فاراداي .

القوة الدافعة الكهربائية لخلية تركيز مع النقل (بما في ذلك رقم نقل الأيونات ) هي:

E_{\mathrm {wt} }=2t_{M}{\frac {RT}{F}}\ln {\frac {a_{2}}{a_{1}}}

أين $a_{2}$ و $a_{1}$ تمثل هذه الأنشطة محاليل حمض الهيدروكلوريك للأقطاب الكهربائية اليمنى واليسرى على التوالي، و $t_{M}$ يمثل رقم النقل لأيون الكلوريد (Cl⁻ ⁾ .

جهد الوصلة السائلة هو الفرق بين القوتين الدافعتين الكهربائيتين لخليتي التركيز، مع وجود النقل الأيوني وبدونه:

//

تقليل جهد الوصلة السائلة

يتداخل جهد الوصلة السائلة مع القياس الدقيق للقوة الدافعة الكهربائية للخلية الكيميائية، لذلك يجب تقليل تأثيره قدر الإمكان من أجل قياس دقيق.

كما ذُكر سابقًا، يعتمد مقدار جهد الوصلة السائلة على السرعات النسبية للأيونات المتحركة. تمتلك كاتيونات البوتاسيوم (K ^{+) وأنيونات الكلوريد (Cl-}⁾ قيمًا متقاربة لمعاملات الانتشار في العديد من المذيبات. لهذا السبب، تُستخدم محاليل كلوريد البوتاسيوم (KCl) غالبًا في الجسور الملحية لتقليل جهد الوصلة السائلة. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}

وقد تم استخدام محاليل نترات الأمونيوم ( _NH4NO3⁾ أيضًا في الجسور الملحية ، [ ⁴_]^خاصة عندما لا يستطيع النظام قيد الدراسة تحمل أيونات الكلوريد.

_{الطريقة} العملية الأكثر شيوعًا للتخلص من جهد الوصلة السائلة هي وضع جسر ملحي مكون من محلول مشبع من كلوريد البوتاسيوم (KCl) أو نترات الأمونيوم ( _NH₄NO₃ ) بين المحلولين المكونين للوصلة. عند استخدام هذا الجسر، تتواجد الأيونات الموجودة فيه بوفرة كبيرة عند الوصلة ، وتحمل معظم الشحنات المسؤولة عن نشوء جهد الوصلة السائلة عبر الحد الفاصل. علاوة على ذلك، في التصميم الأكثر شيوعًا للجسر الملحي، يتناقص جهد الوصلة السائلة بين الجسر والمحلولين المتصلين به، مما يقلل بشكل أكبر من المساهمات غير الديناميكية الحرارية في الجهد المقاس.

انظر أيضاً

مراجع

↑ ماي، بيتر م.؛ ماي، إريك ف. (نوفمبر 2025). "جهود الوصلات في الخلايا الكهروكيميائية مع النقل: مراجعة ووصفة لإنهاء أكثر من 70 عامًا من العمل غير المثمر" . مجلة Electrochimica Acta . 539 147087. doi : 10.1016/j.electacta.2025.147087 .
↑ لونغي، باولو؛ داندريا، فرناندو؛ موسيني، باتريزيا ر.؛ موسيني، توركواتو؛ روندينيني، ساندرا. (15-05-1990). "التحقق من التكافؤ التقريبي لنقل الملح في جسر كلوريد البوتاسيوم المائي عند التركيزات العالية" . الكيمياء التحليلية . 62 (10): 1019-1021 . doi : 10.1021/ac00209a011 . ISSN 0003-2700 .
↑ باسيلي، أليساندرو؛ موسيني، باتريزيا ر.؛ موسيني، توركواتو؛ روندينيني، ساندرا؛ سالا، باربرا؛ فيرتوفا، ألبرتو (1999-09-01). "أرقام النقل لكلوريدات القلويات وتوصيف الجسور الملحية لاستخدامها في المذيبات المختلطة من الميثانول والماء" . مجلة البيانات الكيميائية والهندسية . 44 (5): 1002-1008 . doi : 10.1021/je9900979 . ISSN 0021-9568 .
^ إيونزي، مو؛ نونديميلي، را (يناير 1986). "تقييم نشا الكسافا كمادة هلامية لجسور الملح الكهروكيميائية" . النشا - ستيركي . 38 (6): 193– 194. دوى : 10.1002/star.19860380605 . ISSN 0038-9056 .

الكيمياء الفيزيائية المتقدمة من تأليف جورتو وسنيهي
مبادئ الكيمياء الفيزيائية، تأليف بوري، شارما، باثانيا

روابط خارجية

مجلة الكيمياء الفيزيائية. إزالة جهد الوصلة مع قطب زجاجي

حاسبة جهد الوصلة السائلة مفتوحة المصدر

فيديو شرح جهد الوصلة

[1] ماي، بيتر م.؛ ماي، إريك ف. (نوفمبر 2025). "جهود الوصلات في الخلايا الكهروكيميائية مع النقل: مراجعة ووصفة لإنهاء أكثر من 70 عامًا من العمل غير المثمر" . مجلة Electrochimica Acta . 539 147087. doi : 10.1016/j.electacta.2025.147087 .

[2] لونغي، باولو؛ داندريا، فرناندو؛ موسيني، باتريزيا ر.؛ موسيني، توركواتو؛ روندينيني، ساندرا. (15-05-1990). "التحقق من التكافؤ التقريبي لنقل الملح في جسر كلوريد البوتاسيوم المائي عند التركيزات العالية" . الكيمياء التحليلية . 62 (10): 1019-1021 . doi : 10.1021/ac00209a011 . ISSN 0003-2700 .

[3] باسيلي، أليساندرو؛ موسيني، باتريزيا ر.؛ موسيني، توركواتو؛ روندينيني، ساندرا؛ سالا، باربرا؛ فيرتوفا، ألبرتو (1999-09-01). "أرقام النقل لكلوريدات القلويات وتوصيف الجسور الملحية لاستخدامها في المذيبات المختلطة من الميثانول والماء" . مجلة البيانات الكيميائية والهندسية . 44 (5): 1002-1008 . doi : 10.1021/je9900979 . ISSN 0021-9568 .

[4] إيونزي، مو؛ نونديميلي، را (يناير 1986). "تقييم نشا الكسافا كمادة هلامية لجسور الملح الكهروكيميائية" . النشا - ستيركي . 38 (6): 193– 194. دوى : 10.1002/star.19860380605 . ISSN 0038-9056 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

)