اليوم: الثلاثاء 20 ابريل 2021 , الساعة: 12:49 م


اعلانات
محرك البحث


جهد اختزال مقـــدمة

آخر تحديث منذ 1 ساعة و 58 دقيقة 475 مشاهدة

اعلانات

عزيزي زائر الموقع تم إعداد وإختيار هذا الموضوع جهد اختزال مقـــدمة فإن كان لديك ملاحظة او توجيه يمكنك مراسلتنا من خلال الخيارات الموجودة بالموضوع.. وكذلك يمكنك زيارة القسم وتصفح المواضيع المتنوعه... آخر تحديث للمعلومات بتاريخ اليوم 20/04/2021

مقـــدمة



يمكن تقسيم تفاعل أكسدة-اختزال إلى نصف تفاعل 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.

اختيار الظروف القياسية الجهود القياسية


Gummibarchen 290 إلى اليسار المادة الأولية برمنجنات البوتاسيوم. تنتج منجنات خضراء بحسب قيمة pH (في الوسط) ، أو منجنات بنية اللون (إلى اليمين). أما إذا كان المحلول محلولا حمضيا فتظهر منجنات لونها أحمر فاتح.


نظرا لاعتماد جهد الاختزال على ظروف الضغط و درجة 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 ظروف قياسية الظروف القياسية يبلغ الضغط 1 ضغط جوي ، و درجة الحرارة 298,15  كلفن ، و فاعلية كيميائية مساوية 1.



< > مثال



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.


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


طريقة القياس



بالإضافة إلى ما ذكرناه بالنسبة إلى معادلة نرنست توجد عدة طرق لقياس جهد الاختزال عمليا


Kalomelelektrode.svg رسم توضيحي لقطب كالومل.


يمكن قياس جهد الاختزال القياسي لنظام عن طريق الخلية الجلفانية الموضحة حيث يكون أحد الأقطاب هو قطب قياسي للهيدروجين القطب القياسي للهيدروجين وتعيين الجهد الكهربي بينه وبين القطب المراد قياسه. ويجب أن يكون نصفي الخلية في الظروف القياسية لدرجة الحرارة والضغط و تركيز التركيز .


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




+ قطب الكالومل واعتماده على درجة الحرارة Rolf Dolder < >Stabilisation oxydations pfindlicher Arzneistoffe als Redoxsyst e Dissertation Zürich 1950


! درجة الحرارة !! فرق الجهد

-

+ 18  °C + 0,2511  فولت

-

+ 20  °C + 0,2496  فولت

-

+ 22  °C + 0,2481  فولت




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


جهد الاختزال القياسي E_ 0


مقال تفصيلي قطب قياسي للهيدروجين


يقاس جهد الاختزال القياسي (E_ 0 ) تحت ظروف قياسية الظروف القياسية


25 درجة مئوية , 1  مولية M تركيز كل نوع من أيون الأيونات في التفاعل ، ضغط جزئي 1 ضغط جوي لكل غاز مشترك في التفاعل ، وتكون فلز الفلزات في حالة نقية تماما.



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 و كندا How to teach the metric syst to Americans - The Oatmeal, 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 E_ 0 ^ r جهد اختزال وE_ 0 ^ o جهد أكسدة .



التحويل بين الأنواع المختلفة للأقطاب القياسية


مقال تفصيلي قطب كالومل المشبع


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 اجراء ذلك بسهولة بمعرفة أن الجهد المشاهد عمليا يمثل الفرق بين الجهد على القطب المستخدم والجهد على القطب المرجعي ، أي أن


E_ obs ref2 E_ obs ref1 - E_ ref2 ref1

حيث


obs التفاعل المشاهد ،




ref2 الجهد المرجعي المستخدم ,




ref1 الجهد المرغوب التحويل إليه.



العلاقات الفلطية بين الأنواع المختلفة للأقطاب القياسية عند درجة حرارة 25  °C



حيث (SHE (mV قطب قياسي للهيدروجين ، ( فولت مللي فولت )




-

! القطب المرجعي !! جهد القطب بالمقارنة ب (SHE (mV

-

قطب قياسي للهيدروجين (SHE) 0

-

قطب كالومل المشبع (SCE) + 241

-

قطب كلوريد الفضة Ag/AgCl, 1 M KCl + 236

-

Ag/AgCl, 4 M KCl + 200

-

Ag/AgCl, sat. KCl +197

-




وعلى سبيل المثال ، إذا قمنا بقياس القطب المشبع KCl Ag/AgCl كمرجع (ref2) وحصلنا على القيمة 300 مللي فولت وأردنا تعيينها بالنسبة إلى جهد الاختزال القياسي (E_ 0 ) المقاس باستخدام القطب القياسي للهيدروجين (ref1), عندئذ يجب إضافة 197 مللي فولت إلى 200 مللي فولت ونحصل على 497 مللي فولت ، إذ أن

300 mV E_ obs ref1 - 197 mV

وبالتالي نحصل على


E_ obs ref1 300 mV + 197 mV 497 mV


وبالتالي تكون


E_ obs SHE E_ 0 497 mV - 0 mV 497 mV



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



300 mV E_ obs ref1 - 197 mV

وبالتالي تكون


E_ obs ref1 300 mV + 197 mV 497 mV

وبالتالي


E_ obs SCE 497 mV - 241 mV 256 mV



معادلة نرنست


مقال تفصيلي معادلة نرنست


يعتمد الجهد E_ h على pH لمحلول. وتكتب معادلة نصف تفاعل عادة كتفاعل اختزال ، (حيث نكتب الإلكترون علي يسار المعادلة)

a A + b B + n [e^ - ] + h [H^ + ] c C + d D

تمثل نصف الخلية جهد قياسي جهد القطب القياسي E_ 0 ويعطى بالمعادلة

E_ 0 ( extrm volts ) -frac Delta G^ominus nF

حيث



Delta G^ominus التغير في طاقة غيبس الحرة القياسية،




n عدد الإلكترونات ,




وF ثابت فاراداي .



وتربط معادلة نرنست بين الباهاء pH و E_ h

E_ h E_ 0 + frac 0.05916 n log (frac A ^ a B ^ b C ^ c D ^ d
ight) - frac 0.05916 h n ext pH

حيث تدل الأقواس على فاعلية كيميائية الفاعلية الكيميائية لكل مادة كما هو معهود. وتبين المعادلة علاقة خطية لاعتماد E_ h على الباهاء pH
حيث يبلغ الميل

-0.05916h/n فولت (القيمة باهاء pH ليس لها وحدات.)

تعني هذه العلاقة أن الجهد E_ h ينخفض بزيادة الباهاء pH. ونشاهد ذلك عند اختزال الأكسجين
O2 إلى OH−
واختزال H+ إلى H2.

جهد الاختزال في البيولوجيا



نحسب في العمليات البيولوجية الجهد خ”Eo' عندما تكون pH  7. وفي التفاعلات المتعلقة بالبروتين نحصل على فرق جهد 0,413  فولت كما نرى في الجدول التالي


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





-

! تفاعل أكسدة-اختزال n Eo in V by pH  0 Eo' in V by pH  7
-

Ferredoxin Fe2+/Fe3+ 1 −0,43 −0,43
-

½ H2 /H+ 1 0 −0,413


-

NADH,H + / NAD+, 2H+ 2 +0,09 −0,32
-

Liponsأ¤ure Lipons.-H2/Lipons., 2 H+ 2 +0,21 −0,20
-

Ethanol/Acetaldehyd 2 H+ 2 +0,21 −0,20
-

Flavin-Nucleotide (FAD, FMN) F–H2/ F, 2H+ 2 +0,22 −0,19*)
-

Glutathion 2GSH/(GS)2, 2 H+ 2 +0,31 −0,10
-

Suc/Fum, 2 H+ 2 +0,38 −0,03
-

Ascorbat/Dehydroasc., 2 H+ 2 +0,35 +0,06
-

Hydrochinon/Ubichinon, 2 H+ 2 +0,51 +0,10
-

H2O/½O2, 2 H+ 2 +1,23 +0,82
-

Hأ¤m-Eisen-Proteine      


-

Katalase Fe2+/Fe3+ 1 −0,5 −0,5
-

Peroxidase Fe2+/Fe3+ 1 −0,2 −0,2
-

Cytochrom b562 Fe2+/Fe3+ 1 −0,1 −0,1
-

Cytochrom b5 Fe2+/Fe3+ 1 +0 +0
-

Hأ¤moglobin , Myoglobin Fe2+/Fe3+ 1 +0,1 +0,1**)
-

Cytochrom c Fe2+/Fe3+ 1 +0,25 +0,25
-





< >*) بالنسبة إلى Flavin-Nucleotiden فهو يكون مرتبطا بمجموعة بروستيتيك prosthetic group والتي يعتمد جهدها الاختزالي على زميل البروتين .



< >**) من الظواهر العجيبة هي قلة استعداد الهيموجلوبين Hأ¤moglobin لإعطاء إلكترون وقد يؤدي ذلك إلى اختلال الأداء.





Standard hydrogen electrode -02-06.svg 230 قطب الهيدروجين القياسي
1 – قطب من البلاتين
2 – دخول غاز الهيدروجين
3 – محلول حمض حمضي (H+    1  مول/لتر)
4 – مصيدة لمنع الأكسجين من الدخول
5 – خزان

جهد الاختزال في كيمياء كهربية الكيمياء الكهربية (بالإنجليزية Reduction potential) لنظام كهركيميائي هو جهد اختزال أحد المواد مقاسا في ظروف قياسية الظروف القياسية بالمقارنة بنصف خلية قياسية. في الأنظمة الحيوية (البيولوجية) يعرف جهد الاختزال القياسي عند قيمة pH 7,0 ويقاس بالمقارنة ب قطب قياسي للهيدروجين و ضغط جزئي للهيدروجين قدره 1 ضغط جوي . (القيمة pH 7,0 تسمى بالعربية أس هيدروجيني أو باهاء ، وعندما يكون الأس الهيدروجيني مساويا 7 يكون الماء نقيا متعادلا ، أي لا حمضي ، ولا قلوي).

شاركنا رأيك

 
اعلانات
التعليقات

لم يعلق احد حتى الآن .. كن اول من يعلق بالضغط هنا

أقسام الموقع المتنوعة أوجدت لخدمة الزائر ليسهل عليه تصفح الموقع بسلاسة وأخذ المعلومات تصفح هذا الموضوع جهد اختزال مقـــدمة ويمكنك مراسلتنا في حال الملاحظات او التعديل او الإضافة او طلب حذف الموضوع ...آخر تعديل اليوم 20/04/2021



اخر الموضوعات زيارة
موضوعات مختارة