ما هو القطب المرجعي الأكثر استخدامًا؟اكتشف الأنواع والتطبيقات الرئيسية

والقطب المرجعي الأكثر استخدامًا هو قطب الهيدروجين القياسي (SHE)، الذي يعمل كخط أساس لقياس إمكانات جميع الأقطاب الأخرى.وتتمتع الأقطاب الكهربائية المرجعية، مثل SHE وAg/AgCl وإلكترود الكالوميل المشبع (SCE)، بإمكانيات قطب كهربائي معروفة ومستقرة، مما يجعلها ضرورية في القياسات الكهروكيميائية.تُستخدم هذه الأقطاب في تطبيقات مختلفة، بما في ذلك التحليل الكيميائي والأبحاث الطبية الحيوية والعمليات الصناعية.يعتمد اختيار القطب المرجعي على عوامل مثل التوافق مع العينة والثبات والاعتبارات البيئية.على سبيل المثال، يُستخدم Ag/AgCl على نطاق واسع، ولكن إذا كانت العينة غير متوافقة مع الفضة أو الكلوريد، يمكن استخدام بدائل مثل SCE أو Cu/CuSO4.

شرح النقاط الرئيسية:

1. قطب الهيدروجين القياسي (SHE) كمرجع أساسي:

   • القطب المرجعي الأساسي هو القطب المرجعي الأساسي، حيث يتم ضبط جهده بشكل اعتباطي على صفر.وهو بمثابة خط الأساس لقياس إمكانات القطب لجميع الأقطاب الأخرى.
   • ويتكون من قطب بلاتيني ملامس لغاز الهيدروجين عند ضغط 1 ضغط جوي ومحلول أيونات الهيدروجين عند وحدة النشاط (1 M HCl).
   • نظرًا لعدم قابليته للاستخدام العملي في الاستخدام اليومي (على سبيل المثال، التعامل مع غاز الهيدروجين)، غالبًا ما تستخدم أقطاب مرجعية أخرى في الممارسة العملية.

2. الأقطاب المرجعية الشائعة:

   • القطب الكهربائي Ag/AgCl:
     • يتكون من سلك فضي مطلي بكلوريد الفضة، مغمور في محلول كلوريد البوتاسيوم (KCl).
     • يستخدم على نطاق واسع بسبب ثباته وسهولة تحضيره وتوافقه مع العديد من العينات.
     • تعتمد الإمكانية على تركيز كلوريد الكالوميل المشبع، حيث يكون كلوريد الكالوميل المشبع هو الأكثر شيوعًا.
   • قطب الكالوميل المشبع (SCE):
     • مصنوع من الزئبق (Hg) الملامس لكلوريد الزئبق (Hg2Cl2) ومحلول كلوريد الكالسيوم المشبع.
     • معروف بثباته وقابليته للتكرار، ولكنه يحتوي على الزئبق، مما يجعله غير مناسب لبعض التطبيقات (مثل الأغذية أو المشروبات أو الدراسات البيئية).
   • قطب Cu/CuSO4 الكهربائي:
     • يتكون من قطب كهربائي نحاسي في محلول كبريتات النحاس.
     • غالباً ما يستخدم في دراسات التربة والتآكل نظراً لتوافقه مع هذه البيئات.

3. الاستقرار والإمكانات المعروفة:

   • يجب أن تتمتع الأقطاب الكهربائية المرجعية بإمكانية مستقرة ومحددة جيدًا، يتم تحقيقها من خلال نظام الأكسدة والاختزال بتركيزات مشبعة من المحاليل المشاركة.
   • ويضمن هذا الاستقرار إجراء قياسات دقيقة وقابلة للتكرار في الخلايا الكهروكيميائية.

4. تطبيقات الأقطاب الكهربائية المرجعية:

   • يستخدم في الخلايا الكهروكيميائية لقياس إمكانات الأقطاب الكهربائية الأخرى.
   • ضرورية في التحليل الكيميائي والأبحاث الطبية الحيوية (مثل تخطيط كهربية الدماغ وتخطيط كهربية القلب) والعمليات الصناعية (مثل الطلاء الكهربائي والحماية الكاثودية) والمراقبة البيئية.

5. معايير اختيار الأقطاب الكهربائية المرجعية:

   • التوافق:يجب ألا يتفاعل القطب مع العينة أو يدخل ملوثات.على سبيل المثال، Ag/AgCl غير مناسب للعينات الحساسة لأيونات الفضة أو الكلوريد.
   • الاستقرار:يجب أن يحافظ القطب على إمكانات ثابتة مع مرور الوقت.
   • الاعتبارات البيئية واعتبارات السلامة:قد لا تكون الأقطاب الكهربائية التي تحتوي على مواد سامة (مثل الزئبق في SCE) مناسبة لبعض التطبيقات.

6. التحديات في قياس جهد القطب الكهربائي المطلق:

   • في حين أن الأقطاب المرجعية تسمح بقياس إمكانات القطب النسبي، فإن تحديد الإمكانات المطلقة للقطب بمعزل عن غيره لا يزال يمثل تحديًا.

7. أنواع أخرى من الأقطاب المرجعية:

   • أقطاب Hg/HgSO4 و Hg/HgO:تستخدم في تطبيقات محددة حيث يتطلب التوافق مع أيونات الكبريتات أو الأكسيد.
   • أقطاب ثنائية القطب:تعمل كأنود وكاثود في الخلايا المتجاورة، على الرغم من أنها لا تستخدم عادةً كأقطاب مرجعية.

وباختصار، يعتمد اختيار القطب المرجعي على التطبيق المحدد، والتوافق مع العينة، والاعتبارات العملية مثل الاستقرار والسلامة.ويظل القطب المرجعي المرجعي SHE هو المعيار النظري، ولكن الأقطاب المرجعية العملية مثل Ag/AgCl وSCE أكثر استخدامًا في البيئات المختبرية والصناعية.

جدول ملخص:

القطب المرجعي	التركيب	الميزات الرئيسية	التطبيقات
قطب الهيدروجين القياسي (SHE)	قطب كهربائي بلاتيني، غاز الهيدروجين، 1 م حمض الهيدروكلوريك	خط الأساس لقياس جهد القطب	المعيار النظري
قطب Ag/AgCl	سلك فضة مطلي بمحلول AgCl، KCl	مستقر وسهل التحضير	التحليل الكيميائي والأبحاث الطبية الحيوية
قطب الكالوميل المشبع (SCE)	زئبق، Hg2Cl2، كلوريد الكالوميل المشبع	مستقر، يحتوي على الزئبق	العمليات الصناعية، غير مناسب للدراسات الغذائية/البيئية
القطب الكهربي Cu/CuSO4	قطب كهربائي نحاسي، محلول CuSO4	متوافق مع دراسات التربة/التآكل	أبحاث التربة والتآكل

هل تحتاج إلى مساعدة في اختيار القطب المرجعي المناسب لتطبيقك؟ اتصل بخبرائنا اليوم !