10.5 : أنواع الأقطاب الكهربائية

تعمل الأقطاب الكهربائية المرجعية كنقطة مرجعية مستقرة للقياسات الكهربائية، بينما تتفاعل الأقطاب الكهربائية العاملة والمؤشرة مع الاختلافات في تركيب المحلول.

يعد قطب الهيدروجين القياسي (SHE) قطبًا كهربائيًا مرجعيًا واسع الاستخدام يحافظ على جهد صفر عبر جميع درجات الحرارة. ومع ذلك، فإن حاجته إلى إمداد مستمر بغاز الهيدروجين يجعله غير عملي للاستخدام اليومي.

يعد قطب الكالوميل المشبع (SCE) بديلاً لـ SHE. يتميز هذا القطب الكهربائي بجسم زجاجي على شكل حرف H يحتوي على قطب كهربائي من البلاتين مغمور في الزئبق المشبع بكلوريد الزئبق (I) وأملاح كلوريد البوتاسيوم. وعلى الرغم من استخدامه على نطاق واسع، فإن SCE حساس لتقلبات درجات الحرارة ويثير مخاوف بيئية بسبب محتواه من الزئبق.

تقدم أقطاب كلوريد الفضة والفضة، التي تعتمد على اختزال AgCl إلى Ag، خيارًا آخر. تتكون هذه الأقطاب الكهربائية من قطب كهربائي من الفضة مغمور في محلول KCl مشبع بكلوريد الفضة. على الرغم من أنها أكثر مقاومة للحرارة من SCE، إلا أنها قد تنتج قياسات غير دقيقة إذا تفاعلت أيونات الفضة مع مكونات العينة، مما يؤدي إلى انسداد الوصلة.

لضمان قياسات جهدية دقيقة باستخدام أقطاب مرجعية، من الضروري الحفاظ على مستوى السائل الداخلي أعلى من مستوى محلول العينة، ومنع التلوث وانسداد الوصلة. الصيانة والتنظيف المنتظمان ضروريان أيضًا للحصول على نتائج موثوقة.

يمكن تصنيف أقطاب المؤشر المعدنية إلى ثلاث فئات: تستجيب أقطاب الفئة الأولى مباشرة للمحاليل التي تحتوي على أيوناتها؛ تشكل أقطاب الفئة الثانية أملاحًا قابلة للذوبان قليلاً مع الأيونات التي يتم قياسها؛ وتتفاعل أقطاب الفئة الثالثة مع الكاتيونات المختلفة. تعمل الأقطاب المعدنية الخاملة كمصدر أو مصارف للإلكترونات في تفاعلات الأكسدة والاختزال.

وفي الوقت نفسه، تم تصميم أقطاب الغشاء، بما في ذلك أقطاب الزجاج الانتقائية للأيونات والحساسة لدرجة الحموضة، لقياس تركيزات أيونات محددة داخل المحاليل.