پتانسیل اتصال مایع( Liquid Junction potential )

پتانسیل تماسی حسی است که هر روز با آن سر و کار داریم. در واقع حس متفاوتی که از لمس اجسام مختلف داریم یا حتی حس متفاوت لمس دست افراد مختلف ,ناشی از اختلاف پتانسیل است که در اثر تماس ایجاد می شود. در اینجا راجع به پتانسیل اتصال مایع صحبت میکنیم که در فصل مشترک دو مایع ایجاد میشود:

پتانسیل اتصال مایع چیست؟

در واقع هر زمانی دو محلول الکترولیت نامتناجس در تماس با یکدیگر قرار بگیرند در محل اتصال آنها یک ولتاژ الکتریکی ایجاد می شود به ان پتانسیل اتصال مایع یا لیکویید جانکشن می گویند.

پس لزوما این ولتاژ در پیل های شیمیایی و حضور جریان ایجاد نمی شود و در یک ظرف معمولی با دو محلول الکترولیت و یک غشاء نفوذ پذیرو در عدم حضور جریان الکتریکی نیز می‌توانیم این ولتاژ را داشته باشیم.

پتانسل اتصال مایع,پتانسل تماسی

علت ایجاد پتانسیل اتصال مایع چیست؟

برای درک بهتر این مسئله باید به این موضوع توجه شود که تحرک یون های مختلف متفاوت است ,یعنی همه یون ها با سرعت یکسان در یک میدان الکتریکی یکسان جابجا نمی شوند.مثلاً یون $H^{+}$ بالاترین تحرک را در بین یون ها دارد و تحرک یون $Cl^{-}$ بیشتر از $Na^{+}$ است.

با توجه به این موضوع در صورتی که یک محلول NaClکه با یک غشاء نفوذ پذیر در مجاورت آب مقطر قرار بگیرد, می توان پیش بینی کرد که یونهای $Cl^{-}$ سریعتر از $Na^{+}$ نفوذ می کنند , در نتیجه یک ناحیه غنی از $Cl^{-}$ با بار منفی در جلو به وجود می آید و پشت سر آن تهی از $Cl^{-}$ است و بار مثبت تری دارد بنابراین یک اختلاف پتانسیل در مرزمحلولNaCl و $H_{2}O$ ایجاد می شود که به نام پتانسیل اتصال مایع شناخته می شود .

حالات مختلف ایجاد پتانسیل اتصال مایع

سوالی که پیش می آید این است که دو محلول الکترولیت تا چه میزان و در چه خصوصیاتی باید متفاوت باشند تا پتانسیل اتصال بین آنها ایجاد بشود؟! درسه حالتی که در زیر گفته شده بین دو محلول الکترولیت این پتانسیل ایجاد میشود:

a) محلول دو الکترولیت دارای ترکیب مشابه و غلظت های متفاوت باشد.

b) دو الکترولیت با جنس های متفاوت ولی غلظت های یکسان که در کاتیون یا آنیون مشترک باشند : به دلیل یکسان بودن غلظت دو محلول و یکسان بودن کاتیون ها یا آنیون ها ,عاملی برای نفوذ جزء مشترک وجود ندارد. تنها عامل ایجاد کننده اختلاف پتانسیل اختلاف در تحرک جز غیر مشترک است است.

c) الکترولیت متفاوت با غلظت های متفاوت داشته باشیم : در این حالت همه یون ها از دیواره غشا عبور می کند.

حالات مختلف ایجاد پتانسل اتصال مایع

پل های نمکی

یکی از راه های حداقل رساندن پتانسیل اتصال مایع که باعث یک محدودیت اساسی در صحت اندازه‌گیری‌های مستقیم پتانسیل سنجی میشود استفاده از پل های نمکی برای ایجاد ارتباط بین دو محلول الکترولیت است.پل های نمکی حاوی یون هایی هستند که دارای تحرک مشابهی باشند مثلاً یونهایK,Cl که تحرک های مشابه یکدیگر دارند بنابراین پتانسیل تماسی در فصل مشترک پل نمکی با محلول دیگر خیلی جزئی خواهد بود علاوه بر آن پتانسیل‌های تماسی ایجاد شده در دو طرف پل نمکی به طور جزئی یکدیگر را خنثی میکنند

استفاده از پل نمکی پتاسیم کلرید در یا سل گالوانی

پل نمکی

اگرچه پتانسیل اتصال مایع به عنوان یک مشکل اساسی در پتانسیل سنجی مستقیم به شمار می رود اما با استفاده از همین خاصیت طبیعی الکترودهای یون گزین طراحی شده اند مانند الکترود شیشه برای سنجش غلظت $H^{+}$ در محیط و محاسبه PH …