– لما كان القطب (الأقطاب) يتكون من قضيب لمادة مغمورة في محلول. فإن وصل قطب بآخر لتكوين خلية، يتطلب وصل القضيبين ببعض والمحلولين ببعض أيضاً. وسيؤدي ذلك إلى تكوين خلية جلفانية تتحرك فيها الإلكترونات من أحد القضيبين إلى الآخر وذلك بقوة دافعة كهربية معينة تسمي القوة الدافعة الكهربائية (electromotive force)ويرمز لها بالرمز (ق.د.ك) وبالإنجليزية (e.m.f).
– القوة الدافعة الكهربائية (e.m.f)هي الفرق في الجهد الكهربائي بين النقطتين اللتين بينهما انتقال الإلكترونات.
– بالنسبة لوصل القطبين (الأقطاب) من الخارج فيتم عادة بموصل فلزي وهذه عملية سهلة ولا تمثل معضلة كبرى في الموضوع.
– لكى يكون الفرق في الجهد الكهربائي بين هاتين النقطتين هو نفسه الفرق في الجهد الكهربائي بين القطبين قبيل وصلهما ببعض، فأنه لابد لعملية وصل المحلولين ألا تساهم – سلباً أو إيجاباً – في جعل الجهد بين النقطتين بعد الوصل مختلفاً عنه قبل الوصل.
– يعد تحقيق الشرط السابق بأقصى ما يمكن فناً كهروكيميائياً بحد ذاته، ولكنه فن علمي، ونتعرض له فيما يلي بإيجاز.
– تعتمد طريقة وصل المحلولين بصورة مبدئية على نوع القطبين المكونين للخلية مثال ذلك الحالات الآتية:
قضيبان لنفس المعدن مغمورين في محلولين لنفس المادة مختلفين في التركيز أو لمعدنين مختلفين مغمورين في محلولين مختلفين.
الطريقة الأولي
أن يفصل بين المحلولين جدار أو سطح أو غشاء يسمح بمرور مكونات المحلولين من خلاله التي يوضحها الشكل التالي إلا أن الخلية المتكونة سينشأ فيها جهد كهربائي جديد في منطقة تماس المحلولين على جانبي الحدود:
الطريقة الثانية
– أن يستخدم جسر او قنطرة من محلول إليكتروليتي ثالث تتحرك خلاله الأيونات بالاتجاهين كما في الشكل التالي وعادة ما يكون المحلول الثالث لملح معين.
– تمتاز هذه الطريقة أن الجهد الذيينشأ عند حدود تماس القنطرة مع أي من المحلولين يمكن الحد منه ليكون ذا مقادير يمكن إهمالها ويتم ذلك بالتحكم بعدد من المؤثرات أهمها نوع الملح المستخدم.
أمثلة على وصل الأقطاب في الخلايا الجلفانية
(1) قضيب كادميوم نقي (Cd) وقضيب كادميوم ممغلم بالزئبق (غير نقي). في مثل هذه الحالة فإن كلا القضيبين عكسي بالنسبة لنفس الأيونات وهي أيونات الكادميوم الثنائي (Cd2+). ولذلك فإنهما يغمران في نفس المحلول.
(2) قضيب البلاتين الي يمر علية غاز الهيدروجين وقضيب بلاتين آخر يمر عليه غاز الكلور.
الأول عكسي بالنسبة لأيونات الهيدروجين والآخر عكسي بالنسبة لأيونات الكلوريد. ويمكن الحصول على هذين الأيونين معاً في محلول حمض كلوريد الهيدروجين.
– الأشكال الآتية توضح قطبين عكسيين بالنسبة لأيونات موجودة في محلول واحد:
– في الواقع فإن وصل الأقطاب يعد من الأمور ذات الأهمية البالغة في موضوع الخلايا الجلفانية، فحسب طريقة الوصل ستكون الخلية الجلفانية قادرة على تأدية وظائف محدودة ومعينة.
ملاحظة هامة
من الضروري التأكيد على أن وصل المحلولين بالطريقة الأولى لابد وأن يؤدي إلى نشوء جهد كهربائي في منطقة التماس أو الاتصال. ويسمى هذا الجهد بجهد الاتصال السائل أو اختصاراً جهد الاتصال (Potential liquid junction) كما يسمى أحياناً جهد الوصلة السائلة. وعادة ما يكون مقدار هذا الجهد في حدود (0.15 V). في حين سيؤدي استعمال محلول ثالث حسب الطريقة الثانية إلى الغاء هذا الجهد أو إلى خفضه إلى مقادير يمكن إهمالها.
المراجع – كتاب الكيمياء الكهربائية / د.عمر بن عبدالله الهزازي/ قسم الكيمياء-كلية العلوم التطبيقية – جامعة أم القرى/ المملكة العربية السعودية
تعرف على علم الكيمياء
