وظيفة القنطرة الملحية في الخلية الجلفانية.
الإجابة الصحيحة هي : إداة مخبرية تستخدم لربط أنصاف خلايا الأكسدة والاختزال للخلية الجلفانية.
وظيفة القنطرة الملحية في الخلية الجلفانية
الخلية الجلفانية هي نوع من الخلايا الكهروكيميائية التي تحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. تتكون من قطبين معدنيين مغمورين في محلولين منفصلين متصلين بواسطة جسر ملحي. ويلعب الجسر الملحي دورًا حاسمًا في عمل الخلية الجلفانية، حيث يسمح بتدفق الأيونات بين المحلولين دون اختلاطهما.
مكونات الجسر الملحي
عادةً ما يكون الجسر الملحي أنبوبًا زجاجيًا غير منفذ يُملأ بمحلول مشبع من ملح غير قابل للانحلال، مثل كلوريد البوتاسيوم (KCl) أو نترات الأمونيوم (NH4NO3). يحتوي المحلول على جسيمات مشحونة تسمى الأيونات، والتي يمكن أن تتحرك بحرية من خلال الجسر الملحي.
الدور الرئيسي للجسر الملحي
يؤدي الجسر الملحي الوظائف الأساسية التالية في الخلية الجلفانية:
إكمال الدائرة الكهربائية: يوفر الجسر الملحي مسارًا للأيونات للتحرك بين المحلولين، مما يسمح بتدفق التيار الكهربائي.
الحفاظ على حيادية الشحنة: عندما تحدث تفاعلات أكسدة-اختزال في الخلية، تتراكم الشحنات الكهربائية في المحلولين. يسمح الجسر الملحي للأيونات من المحلولين بالانتشار والاختلاط، محايدة الشحنة الزائدة.
منع اختلاط المحلولين: بدون الجسر الملحي، يمكن للمحلولين في الخلية الجلفانية أن يختلطا، مما يفسد التفاعل الكهروكيميائي. يمنع الجسر الملحي الاختلاط المباشر من خلال خلق حاجز فيزيولوجي.
آلية عمل الجسر الملحي
عندما تعمل الخلية الجلفانية، تحدث تفاعلات أكسدة-اختزال عند الأقطاب. عند القطب السالب (الأنود)، يتأكسد المعدن ويفقد الإلكترونات، بينما يتلقى المعدن عند القطب الموجب (الكاثود) الإلكترونات ويتقلص.
تدفق الأيونات عبر الجسر الملحي: تؤدي تفاعلات الأكسدة والاختزال إلى تغيير تركيزات الأيونات في المحلولين. على سبيل المثال، في خلية جلفانية بسيطة تتكون من قطب زنك (Zn) وقطب نحاس (Cu)، يتأكسد الزنك عند الأنود ويدخل محلول كبريتات الزنك (ZnSO4) كأيونات زنك (Zn2+). في الوقت نفسه، تترسب أيونات النحاس (Cu2+) من محلول كبريتات النحاس (CuSO4) على الكاثود كذرات نحاس.
استقرار جهد الخلية: يؤدي تدفق الأيونات عبر الجسر الملحي إلى استقرار جهد الخلية. إذا لم يكن هناك جسر ملحي، فستتراكم الشحنات الكهربائية في المحلولين وتتغير جهد الخلية باستمرار.
منع ترسيب الملح غير المرغوب فيه: في بعض الخلايا الجلفانية، يمكن أن يتشكل ملح غير مرغوب فيه نتيجة لتفاعلات جانبية. يمنع الجسر الملحي ترسيب هذه الأملاح غير المرغوبة عن طريق السماح للأيونات الضرورية فقط بالتدفق وبالتالي منع التفاعلات غير المرغوب فيها.
أنواع الجسور الملحية
توجد أنواع مختلفة من الجسور الملحية المستخدمة في الخلايا الجلفانية، بما في ذلك:
جسور الملح المليئة بالهلام: تحتوي هذه الجسور على محلول ملحي محاط بهلام لمنع الاختلاط بين المحلولين.
جسور المלח ذات الطرف الواحد: تحتوي هذه الجسور على غشاء شبه منفذ في طرف واحد يسمح بمرور الأيونات ولكنها تمنع الاختلاط.
جسور الملح ذات الطرفين: تحتوي هذه الجسور على غشاء شبه منفذ في كلا الطرفين، مما يمنع الاختلاط تمامًا.
اختيار الجسر الملحي المناسب
يعتمد اختيار الجسر الملحي المناسب للخلية الجلفانية على عوامل متعددة، مثل:
نفاذية الأيونات: يجب أن يسمح الجسر الملحي للأيونات الضرورية بالتدفق بسهولة.
معدل التدفق: يجب أن يسمح الجسر الملحي بتدفق الأيونات بسرعة كافية للحفاظ على جهد الخلية ثابتًا.
التوافق الكيميائي: يجب أن يكون محلول الجسر الملحي متوافقًا كيميائيًا مع المحلولين في الخلية الجلفانية.
استخدامات أخرى للجسور الملحية
بالإضافة إلى استخدامها في الخلايا الجلفانية، تستخدم الجسور الملحية أيضًا في التطبيقات الأخرى، مثل:
كشافات الأيونات: يمكن استخدام الجسور الملحية لاكتشاف وجود أيونات معينة في محلول.
الاستشعار الكهروكيميائي: يمكن استخدام الجسور الملحية في الأجهزة المستشعرة التي تقيس التركيز أو النشاط الأيوني للمحلول.
تنقية المياه: تستخدم الجسور الملحية في بعض عمليات تنقية المياه لإزالة الشوائب الأيونية.
يلعب الجسر الملحي دورًا حيويًا في عمل الخلية الجلفانية، حيث يسمح بتدفق الأيونات بين المحلولين، ويحافظ على حيادية الشحنة، ويمنع اختلاط المحلولين. من خلال اختيار الجسر الملحي المناسب، يمكن ضمان التشغيل السليم للخلية الجلفانية والحفاظ على جهد الخلية ثابتًا.