إن القنطرة المحلية لها العديد من الوظائف الهامة، والكثر من الاستخدامات، وفي هذا الصدد سوف نقوم بتعريفك أبرز تلك الوظائف في النقاط التالية:
إن القنطرة الداخلية يتم استخدامها من أجل المحافظة على الحياد الكهربائي داخل دائرة الخلية الجلفانية.
إن جسر الملح يعمل كوصلة كهربائية بين خليتين نصفتين.
يعمل جسر الملح على منع انتشار المحلول من حلية إلى خلية أخرى.
يقوم جسر الملح بتوفير اتصال كهربائي بين الخلايا وهو الأمر الذي يحدث تكامل في الدائرة الكهربائية.
يحافظ على جسر الملح على الحياد الكهربائي عن طريق نقل الأيونات داخل الدائرة الكهربائية.
يعمل جسر الملح على الحفاظ على الحياد الكهربائي على المدى البعيد.
إن القنطرة الملحية يمنع من انتشار والتدفق الميكانيكي للمحلول من نصف خلية إلى خلية أخرى.
إن القنطرة المحلية تمنع أو تعمل على التقليل من إمكانيات تقاطع السائل في الخلية الجلفانية.
إن القنطرة الملحية تعمل كتلامس كهربائي بين خليتين نصفيتين.
تعريف القنطرة الملحية
في السطور التالية سوف نتعرف أكثر على القنطرة الملحية، ويمكن أن يتم تعريف القنطرة المحلية على النحو التالي:
إن الجسر الملحي هو عبارة عن أداة أو جهاز يتم استخدامه في الخلية الجلفانية من أجل ربط أنصاف خلايا الأكسدة والاختزال ويحافظ على الحياد الكهربائي للدائرة الداخلية وهو الأمر الذي يؤدي إلى منه سرعة التفاعل وبالتالي يسهل من وصول الخلية إلى الإتزان الكهربئي، حيث إنه في الحالات التي يغيب فيها الجسر الملحي يحدث تراكم في المحلول الذي يتواجد في أنصاف الخلايا، وهو الأمر الذي يتسبب في تراكم الشحنات السالبة، بينما يتراكم المحلول في النصف الآخر وهو موجب الشحنة، مما يؤدي إلى منع المزيد من التفاعلات ومن هنا تنتج الكهرباء.
تعمل القنطرة الملحية كتقاطع يربط ما بين المقصورات الأندودية والكالثودية في الخلية أو في المحلول الإلكتروليتي، حيث إن القنطرة الملحية عادة ما تتكون من إلكتروتيت قوي يتكون كذلك من أيونات، فعلى سبيل المثال تستخدم kcl agno3 في خلايا جلفانية مثل الخلية الفولتية أو خلية دانيال.
أنواع القنطرة الملحية
إن هناك نوعين أساسين من القنطرة الملحية وفيما يلي سوف نشرح لكم عنهما أكثر:
جسر الأنبوب الزجاحي: إن جسر الأنبوب الزجاحي هو عبارة عن أنابيب زجاجية تأخذ شكل حرف U وتكون مملوءة بنترات البوتاسيوم أو كلوريد الصوديوم، حيث يكون فيها طفي الأنبوب مغلق بجل مسامي أو مغلق بقطن، وفي العادة ما يتم الحفاظ على الالكترونيات على شكل محلول ملحي هلامي.
جسر ورقة الترشيح: إن القنطرة المحلية لها نوع آخرة وهو ورقة الترشيح والتي هي عبارة عن مادة مسامية مبللة بالكهرباء وتكون تلك الورقة مشبعة بالمحلول، وهنا تشاع عملية استخدام كلوريد البوتاسيوم أو كلوريد الصوديوم فيها، حيث إن التركيز الإلكتروليتي يؤثر عليها وكذلك خشونة ورقة الترشيح ومدى قدرتها على امتصاص الموصلية، ومن أجل الحصول على توصيل أعلى عادة ما يتم استخدام ورقة ترشيح تتكون من مادة ناعمة عالية الامتصاص وهو ما ينتج عنها موصلية أعلى من استخدام ورق الترشيح خشن الملمس.
يجدر بنا أن نشير هنا إلى أن الوظيفة الأساسية لجسر الملح هي الحفاظ على حالة الحياد الكهربائي بين الكوبين، وبالتالي فإنه لا بد أن يكون الملح الذي يتم استخدامه خامل، حيث إن الأيونات تحتاج إلى التحرك إيابًا وذهابًا بين الخليتين النصفيتين، على العكس تمامًا من أملاح أخرى فإن كلوريد البوتاسيوم يعتبر من الأملاح الخادمة، حيث إن الملح يتم استخدامه من أجل منع حدوث تفاعل بينه وبين المحلول، ويعتبر كلوريد البوتاسيوم أيضًا من الملح الخامل وهو شائع الاستخدام وذلك لأن أيونات البوتاسيوم والكلوريد لديها معامل انتشار شائع للغاية.
تنتقل الإلكترونات في الخلية الجلفانية من الكاثود إلى الأنود.
سوف نشرح لكم في السطور التالية عملية تنتقل الإلكترونات في الخلية الجلفانية من الكاثود إلى الأنود:
إن الخلية الجلفانية تعمل كجهاز يحدث فيه تفاعلات أكسدة وكذلك اختزال في نفس الوقت، حيث يتم استخدام تلك التفاعلات التي تحدق من أجل تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائي، والتي من الممكن أن يتم استخدامها في أغراض تجارية، وحينما يتعرض قطب كهربائي للإلكتروليت في واجهة القطب الكهربائي، حيث تميل ذرات القطب المعدني إلى توليد أيونات في محلول الإلكتروتيت ويترك ورائها الإلكترونات عند القطب، وهو ما يجعل القطب المعدني سالب الشحنة.
على الصعيد الآخر يمكننا أن نجد ميل الأيونات المعدنية في محلول الإلكتروليت وفي الوقت نفسه إلى الترسب على قطب كهربائي وهو ما يجعل القطب موجب الشحنة، ويتم تسمية القطب الذي يحدث فيه الأكسدة بالأنود وهو قطب موجب، لكن نجد أن القطب الذي يتم فيه الاختزال بالكاثود سالب الشحنة، ومن هنا نجد أن هناك فرق جهد ما بين قطبي الخلية الجلفانية، ويتم تعريف فرق الجهد هذا باسم جهد الخلية، وفي حال إن تم ضبط المفتاح الخاص بتدفق الإلكترونات من القطب السالب أو الكاثود تجاه القطب الموجب وهو الأنود.
أنود الخلية الجافة عبارة عن حافظة من
إن االخلية الحافة تتكون من حاوية معدنية يتم تغطية قضيب الجرافيت أو القطب الكهربائي فيها بعجينة إلكتروتيت منخفضة الرطوبة، وبصورة عامة ستكون الحاوية المعدنية تلك عبارة عن الزنك الذي تعمل قاعدته كقطب موجب أو كما يطلق عليه االكاثود، وهو الذي يكون محاط بثاني أكسيد المنجنيز أو إلكتروتيت منخفض الرطوبة مثل معجون كلوريد الأمونيوم، والذي من المحتمل أن يقوم بإنتاج جهد بحد أعلى واحد ونصف فولت.
مثال على الخلية الجلفانية
سوف نقدم لكم في السطور التالية أفضل مثال على الخلية الجلفانية:
خلية دانيال
تعد خلية دانيال من أفضل الأمثلة التي تدل على الخلية الجلفانبة حيث إنها تعمل على تحويل الطاقة الكيمائية إلى طاقة كهربئية، وتتكون خلية دانيال من قطبين من معادن متشابهة، وهما القطب الحارصين وهو الذي يعمل كأنود، والقطب الآخر هو القطب النحاسي وهو الذي يمثل الكاثود، وكل قطب كهربائي فيهم يقوم بتكوين اتصال مع محلول أيون خاص به؛ مبريتات النحاس وكبريتات الخارصين على التوالي، ويصل بين القطبين هذان جسر الملح والذي يحتوي على محلول إلكتروليتي لمادة أيونية من الأمثلة عليها مادة كلوريد البوتاسيوم، والذي يقوم بعملية نقل الأيونات بين المحلولين عند عبور التيار الكهربائي، حيث يحدث تدفق في الإلكترونات في خلية دانيال من قطب الخارصين إلى قطب النحاس من خلال دائرة خارجية.
أسئلة شائعة
ما هو دور القنطرة الملحية في الخلية الجلفانية؟
إن القنطرة المحلية في الكيمياء الكهربائية هي عبارة عن أداء مخبرية يتم استخدامها من أجل ربط أنصاف خلايا أكسدة والاختزال للخلية الجلفانية، وتعمل تلك القنطرة الملحية ممن أجل المحافظة على الحياد الكهربائي داخل الدائرة الداخلية وهو الأمر الذي يمنع الخلية من التفاعل بشكل سريع والوصول إلى حالة التوازن.
ما الفائدة من استخدام القنطرة الملحية؟
إن القنطرة المحلية لها العديد من الاستخدامات والتي تتمثل أبرزها في القيام بتوصيل الدائرة الكهربائية والسماح لها بانتقال الإلكترونات، والتعويض من نقص الأيونات في المحاليل وبذلك يتم السماح للمحلول فيها أن يقوم بنقل الأيونات بين الإناءين من أجل المحافظة على تعادل المحاليل كهربائيًا.
