جهد اختزال

حيث يبلغ الميل

فولت (القيمة «باهاء» pH ليس لها وحدات.)

وفي السياق ذاته، تعني هذه العلاقة أن الجهد ينخفض بزيادة الباهاء pH. ونشاهد ذلك عند اختزال الأكسجين

التحويل بين الأنواع المختلفة للأقطاب القياسية

حيث:

وبالتالي تكون:

من جانب آخر، ومثلًا، إذا قمنا بقياس القطب المشبع KCl Ag/AgCl كمرجع (ref2) وحصلنا على القيمة 300 مللي فولت وأردنا تعيينها بالنسبة إلى جهد الاختزال القياسي المقاس باستخدام القطب القياسي للهيدروجين (ref1), عندئذ يجب «إضافة» 197 مللي فولت إلى 200 مللي فولت ونحصل على 497 مللي فولت، إذ أن:

في هذا الإطار، وبالمثل، إذا قمنا بالقياس بواسطة قطب الفضة المشبع KCl Ag/AgCl (مرجعنا (ref2)) وعينا 300 مللي فولت وأردنا تحويله إلى المرجع قطب كالومل القياسي ref2) SCE) نحصل على:

وبالتالي تكون:

وبالتالي نحصل على:

وبالتالي:

التفاعل المشاهد،

الجهد المرجعي المستعمل،

• الجهد المرغوب التحويل إليه.
• العلاقات الفلطية بين الأنواع المختلفة للأقطاب القياسية عند درجة حرارة 25 °C :
• حيث (SHE (mV : قطب قياسي للهيدروجين، (مللي فولت)

وعلى صعيد آخر، نجد في المجلات العلمية أحيانا قيم جهد الاختزال مقاسة بالنسبة إلى قطب عياري يختلف عن القطب المرجعي المراد. في تلك الحالة نلجأ إلى تحويل قيم جهد الاختزال إلى القيم المنتمية إلى القطب المرجعي المراد. كما يلزم أحيانا تحويل قياسات إلى جهد اختزال قياسي بغرض مقارنتها مع غيرها في منشورات علمية. ويمكن إجراء ذلك بسهولة بمعرفة أن الجهد المشاهد عمليا يمثل الفرق بين الجهد على القطب المستعمل والجهد على القطب المرجعي، أي أن:

جهد الاختزال في البيولوجيا

ومن ناحية أخرى، **) من الظواهر العجيبة هي قلة استعداد الهيموجلوبين Hämoglobin لإعطاء إلكترون: وقد يؤدي ذلك إلى اختلال الأداء.

وعلى صعيد آخر، نحسب في العمليات البيولوجية الجهد ΔEo' عندما تكون pH 7. وفي التفاعلات المتعلقة بالبروتين نحصل على فرق جهد 0,413 فولت كما نرى في الجدول التالي:

في هذا الإطار، مع ملاحظة: عند اعطاء جهد الاختزال Eo أو Eo' في الجدول يكون الجهد مقاسا بالنسبة إلى القطب العادي للهيدروجين !. ويمكن الحصول على جهد اختزال أي تفاعل آخر ΔEo وبالتالي ΔEo' عن طريق حساب الفرق بينه وبين الجهد المعني Eo'.

من جهة ثانية، *) بالنسبة إلى Flavin-Nucleotiden فهو يكون مرتبطا بمجموعة بروستيتيك prosthetic group والتي يعتمد جهدها الاختزالي على زميل البروتين.

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

طريقة القياس

وفي هذا السياق، كما يمكن إجراء العملية باستخدام نصف خلية يكون جهد الاختزال لها معروفا واستخدامها للمعايرة. ولذلك نستعمل في مختبراتنا العملية أنصاف خلية أخرى كأنصاف خلية معايرة. ومن ضمنها قطب كالومل المشبع، حيث تقل باستخدامه نسبة الخطأ الناشيء عن تغير درجة الحرارة بالمقارنة باستخدام القطب القياسي للهيدروجين.

وعلى صعيد آخر، يمكن قياس جهد الاختزال القياسي لنظام عن طريق الخلية الجلفانية الموضحة حيث يكون أحد الأقطاب هو القطب القياسي للهيدروجين وتعيين الجهد الكهربي بينه وبين القطب المراد قياسه. ويجب أن يكون نصفي الخلية في الظروف القياسية لدرجة الحرارة والضغط والتركيز.

علاوةً على ذلك، إلى جانب ما ذكرناه بالنسبة إلى معادلة نرنست توجد عدة طرق لقياس جهد الاختزال عمليا:

علاوةً على ذلك، ونستنتج من ذلك الجدول يتغير جهد الاختزال عندما تتغير درجة الحرارة درجتين بمقدار 6و0 % فقط.

جهد الاختزال القياسي

وعلى صعيد آخر، 25درجة مئوية، 1 مولية M تركيز كل نوع من الأيونات في التفاعل، ضغط جزئي =1 ضغط جوي لكل غاز مشترك في التفاعل، وتكون الفلزات في حالة نقية تماما.

كذلك، ويعين جهد الاختزال القياسي بالمقارنة ب قطب قياسي للهيدروجين SHE كقطب مرجعي، حيث اصطلح العلماء على اتخاذ جهد القطب القياسي للهيروجين مساويا 00و0 فولت. ومن الوجهة التاريخية تستعمل بعض البلاد ومن ضمنها الولايات المتحدة وكندا ، جهد أكسدة قياسي عوضا عن جهد اختزال قياسي في حساباتهم. ولكن جهد الاختزال القياسي ما هو إلى جهد الأكسدة القياسي ولكن بإشارة مختلفة، فلا يشكل ذلك أي إشكال. وتنصح الهيئة الدولية للكيميائيين IUPAC التفرقة بين الاصطلاحين باستخدام symbols as == جهد اختزال و == «جهد أكسدة».

يقاس جهد الاختزال القياسي تحت الظروف القياسية:

O2 إلى OH−

واختزال H+ إلى H2.

معادلة نرنست

وتربط معادلة نرنست بين الباهاء pH و:

في هذا الإطار، يعتمد الجهد على أس هيدروجيني لمحلول. وتكتب معادلة نصف تفاعل عادة كتفاعل اختزال، (حيث نكتب الإلكترون علي يسار المعادلة):

التغير في طاقة غيبس الحرة القياسية،

حيث:

عدد الإلكترونات،

و ثابت فاراداي.

تمثل نصف الخلية جهد القطب القياسي ويعطى بالمعادلة:

وفي هذا السياق، حيث تدل الأقواس على الفاعلية الكيميائية لكل مادة كما هو معهود. وتبين المعادلة علاقة خطية لاعتماد على «الباهاء» pH

اختيار الظروف القياسية: الجهود القياسية

مثال:

وعلى صعيد آخر، تعتبر برمنجنات البوتاسيوم مادة مؤكسد شديدة، وتعتمد شدة أكسدتها وبالتالي جهدها المؤكسد بشدة على قيمة pH. وعندما نخلط برمنجنات البوتاسيوم بمادة اختزال، تنشأ كاتيونات المنجنيز -II عندما تكون قيمة pH = 1، أو ينشأ أكسيد المنغنيز الرباعي عندما يكون pH = 7، أو أيونات المنجنيز -(VI) عندما يكون pH = 14.

علاوةً على ذلك، ويتم حساب جهد الاختزال لمادة عند أي ظروف مغايرة عن الظروف القياسية بواسطة معادلة نرنست.

وفي السياق ذاته، نظرا لاعتماد جهد الاختزال على ظروف الضغط ودرجة الحرارة أو قيمة باهاء pH ، فقد حددت حالة بعينها لإجراء المقارنة، وهي الظروف التي تعين تحتها أنصاف الأقطاب التي توجد في قائمة الجهود القياسية. في تلك الحالة تسود الظروف القياسية: يبلغ الضغط 1 ضغط جوي، ودرجة الحرارة 298,15 كلفن، وفاعلية كيميائية مساوية 1.

مقـــدمة

علاوةً على ذلك، يمكن تقسيم تفاعل أكسدة-اختزال إلى نصفي تفاعل. في أحد نصفي التفاعل تحدث عملية أكسدة يحركها جهد أكسدة، وفي نصف التفاعل الآخر تجري عملية اختزال يحركها جهد اختزال. ويمكن وصف جهد الاختزال بأنه جهد أكسدة ولكن مع تغيير إشارته.