قطب كلوريد الفضة

قطب كلوريد الفضة أو قطب فضة/كلوريد الفضة في الكيمياء الكهربية (بالإنجليزية : Silver Chloride electrode) هو قطب عياري يستخدم أيضا كبديل لأقطاب قياسية أخرى مثل قطب كالومل المشبع ويعتبر مثلة من النوع الثاني . القطب القياسي الذي اختاره العلماء هو قطب قياسي للهيدروجين واصطلحوا على جعله المرجع الرئيسي للأقطاب القياسية وأعطوه الجهد 000و0 فولت. بواسطة تلك الاقطاب العيارية يمكن تعيين جهد اختزال المواد ، والتعرف على خصائصها الكهركيميائية.

تكوينه

رسم توضيحي لمكونات قطب كلوريد الفضة .

قطب كلوريد الفضة.

يتكون هذا القطب من سلك من الفضة مغطي بطبقة من كلوريد الفضة ومنغمسا رأسيا في محلول يحتوي على أيونات الكلور ( مولية 3 M ) أو في محلول مشبع من كلوريد البوتاسيوم. الرابطة الموصلة بينه وبين محلول كهرل عبارة عن سداد مسامي سفلي للقطب مصنوع من المغنسيا . تمتلئ مسام السداد بمحلول الكهرل. بذلك يجري تيار ضعيف من الأيونات يكفي لتحقيق حالة توازن لتفاعل أكسدة-اختزال على سطح القطب . يستعمل فولتمتر ذو مقاومة عالية لقياس الجهد بحيث يخفض سريان أي تيار ناشيئ .

قطب كلوريد الفضة هو اكثر الاقطاب استخداما ويستعمل في قياسات منع الصدأ في المشآت المعرضة لمياه البحر .

مبدأ عمله

يعمل قطب كلوريد الفضة كتفاعل أكسدة-اختزال حيث يجري التفاعل بين الفضة (كمعدن نقي) مع أحد أملاحه - يكون في العادة كلوريد الفضة AgCl .

تتم التفاعلات طبقا للمعادلات التالية :

$Ag^{+}+e^{-}\leftrightharpoons Ag(s)$

$AgCl(s)\leftrightharpoons Ag^{+}+Cl^{-}$

أو يمكن كتابتها في معادلة واحدة كالآتي:

$AgCl(s)+e^{-}\leftrightharpoons Ag(s)+Cl^{-}$

ويتحقق هذا التفاعل في محاليل يبلغ أسها الهيدروجيني pH بين 0 و 5و13 .

نكتب معادلة نرنست لهذا التفاعل كالآتي:

$E=E^{0}+{RT \over F}\cdot \ln \;a{\mathrm {(Ag^{+})} }$

وحيث أن كلوريد الفضة قليل الذوبان في الماء فيمكن تعيين فاعلية أيونات الفضة عن طريق حساب جدوى الذوبان لكلوريد الفضة ومن فاعلية أيونات الكلور:

$K_{L}=a_{eq}\mathrm {(Ag^{+})} \cdot a_{eq}\mathrm {(Cl^{-})}$

عندما تكون تركيز أيونات الفضة Ag⁺ أقل من تركيز التشبع يذوب الملح AgCl للوصول إلى حالة التشبع . وعن طريق اعتماد تركيز أيونات الفضة Ag⁺ عل تركيز Cl⁻ ينشأ جهد كهربي ثابت على القطب ، ويكون معتمدا فقط على تركيز أيونات الكلور.

$E=E^{0}+{RT \over F}\cdot \ln \;{K_{L} \over a{\mathrm {(Cl^{-})} }}$

ويمكننا الآن تبسيط الشق اللوغاريتمي في المعادلة إلى الصيغة :

$E=E^{0}+{RT \over F}\cdot \ln \;{K_{L}}-{RT \over F}\cdot \ln \;a{\mathrm {(Cl^{-})} }$

طبقا لتلك المعادلة يبقى شق المعادلة الخاص بجدوى الذوبان ثابتا ويمكن كتابته مع E⁰ للقطب في جدول:

$E=E'^{0}-{RT \over F}\cdot \ln \;a{\mathrm {(Cl^{-})} }$

ونحصل على قيم مناسبة بين الجهدين E⁰ = 0.800 V و E'⁰ = 0.222 V ، و K_L = 2*10^-10 . ونستخدم كثيرا التركيز أو المولية بدلا عن الفاعلية activity.

تطبيقاته

تتكون الأقطاب المرجعي التجارية من أنبوب من البلاستيك يوجد به القطب . والقطب عبارة عن سلك من الفضة مطلي بطبقة رقيقة من كلوريد الفضة عن طريق إما غمس السلك في كلوريد الفضة المنصهر أو مطلي بهذا الملح بالطرق الجلفانية الكهربية بواسطة محلول مركز من حمض الهيدروكلوريك .

ويسد الطرف السفلي للقطب بواسطة مغنيسا مسماية تسمح بتبادل الايونات بين قطب كلوريد الفضة وكهرل خارجي . ومن الطرف العلوي يخرج سلك من الرصاص المعزول بغرض توصيله بجهاز لقياس الجهد . ويوصل طرف فولتمتر السالب بسلك الرصاص . ويحتوي قطب كلوريد الفضة على كلوريد البوتاسيوم لموازنة تركيز كلوريد الفضة .

وبمقارنة جهد قطب كلوريد الفضة المرجعي بقطب قياسي للهيدروجين نجد أن جهده يعتمد على تركيب الكهرل:

جهد القطب المرجعي

القطب	الجهد E0+Elj	معامل درجة الحرارة .
	(V) عند 25 °C	(mV/°C) عند25 °C
قطب قياسي للهيدروجين	0.000	0.000
Ag/AgCl/Sat. KCl	+0.197	-1.01
Ag/AgCl/3.5 mol/kg KCl	+0.205	-0.73
Ag/AgCl/3.0 mol/kg KCl	+0.210	?
Ag/AgCl/1.0 mol/kg KCl	+0.235	+0.25
Ag/AgCl/0.6 mol/kg KCl	+0.25
Ag/AgCl (ماء البحر)	+0.266

ملاحظات على الجدول:

(1) مصدر الجدول ما عدا ما ذكر من مصدر مخالف .

(2) E_lj هو جهد الوصلة السائلة بين الكهرل المراد قياسه و الكهرل المحتوي على الكلوريد ذو فاعلية 1 مول/كيلوجرام.

ويتميز قطب كلوريد الفضة بعدة صفات تجعله مناسبا للاستعمال في حقول عديدة :

• سهل التكوين
• معتدل التكاليف
• جهد مستقر
• لا يحتوي على مواد ضارة .

يجهز قطب كلوريد الفضة بكهرل يحتوي على محلول مشبع لكلوريد البوتاسيوم ، ولكن يمكن استخدامه أيضا ب تركيز أقل ، مثل 1 مول/كيلوجرام من كلوريد البوتاسيوم .

وكما ذكرنا أعلاه يتغير جهد القطب بتغير اركيز الكهرل . يذوب كلوريد الفضة طفيفا في محلول مركز من كلوريد البوتاسيوم ، ولهذا يُفضل أن يُشبع كلوريد البوتاسيوم بكلوريد الفضة لمنع فقدان كلوريد الفضة من على سلك الفضة .

اقرأ أيضا

• تفاعل أكسدة-اختزال
• جهد تحلل
• قطب قياسي للهيدروجين
• قطب كالومل المشبع
• تحليل كهربائي
• اختزال
• تفاعل عكوس
• بطارية الرصاص
• تفكك كيميائي
• كيمياء كهربية
• قائمة الجهود القياسية