الکترود مرجع با غشای دوگانه یا Double junction

مقدمه

با گسترش علم الکتروشیمی نیاز به تجیزات مدرن و کار آمد در شرایط مختلف بسیار احساس می شود.

الکترودهای مرجع به عنوان یکی از مهمترین اجزای یک سیستم الکترو شیمیایی همیشه دارای اهمیت بالایی می باشند.

صحت و دقت نتایج به دست آمده از یک آزمون الکتروشیمیایی تا حد زیادی به عملکرد دقیق و صحیح الکترود مرجع مرتبط می باشد.

این الکترودها با فراهم کردن امکان بررسی لحظه ای پتانسیل الکترود کار امکان انجام آزمون های پیچیده را فراهم می کنند.

طول عمر یک الکترود مرجع ارتباط مستقیم با شرایط و محیط کاری و نگه داری دوره ای آن دارد.

برای نگه داری درست از یک الکترود مرجع ابتدا باید نحوه عملکرد آن را به درستی شناخت.

از شما دعوت می شود تا در این مقاله کوتاه با این شرایط بیشتر آشنا شودی.

اساس عملکرد الکترود مرجع:

هر الکترود مرجع جدا از نوع آن با فراهم کردن یک پتانسیل ثابت و مشخص قابلیت بررسی پتانسیل لحظه ای الکترود کار در طول واکنش را فراهم می کند.

برای عملکرد صحیح الکترود مرجع ثبات پتانسیل آن در طول زمان بسیار مهم می باشد.

غشاهای به کار رفته در الکترودهای مرجع مانند یک پل دو طرفه امکان رفت و آمد یون ها را فراهم کرده و باعث برقراری تماس الکتریکی الکترود مرجع با سیستم الکتروشیمیایی می شوند.

این غشاها مهمترین جزء یک الکترود مرجع بوده و نقش کلیدی در صحت عملکرد آن دارند.

امروزانواع مختلفی از غشا برای یک الکتورد مرجع در دسترس است که مهمترین آن ها عبارتند از:

• غشاهای سرامیکی
• غشاهای کامپوزیتی
• غشاهای شیشه ای
• غشاهای فیبری

در شکل زیر برخی از انواع این غشاها را مشاهده می کنید:

هر کدام از این غشاها با فراهم کردن عبور یون به میزان مشخص باعث برقراری اتصال الکتریکی می شوند. این میزان معمولا در حد ۵ تا ۵۰ میکرو لیتر در هر ساعت می باشد.

میزان تخلخل و نوع غشای یک الکترود مرجع عامل اصلی در  میزان انتقال یون از طریق غشا می باشد.

علاوه بر غشا قیمت الکتروفعال الکترود مرجع (که وظیفه ایجاد پتانسیل ثابت و تکرارپذیر را بر عهده دارد) از اهمیت بالایی برخوردار است.

 واکنش الکتروشیمیایی برگشت پذیردر این بخش  مسئول ایجاد پتانسیل ثابت الکترود مرجع می باشد.

در زیر برخی از رایج ترین الکترودهای مرجه را مشاهده می کنید:

بسته به شرایط کاری و محیط مورد استفاده هر کدام از الکترودهای فوق قابل انتخاب می باشند.

عملکرد الکترود مرجع در شرایط مختلف:

غشاهای مختلف در شرایط مختلف عملکرد متفاوتی داشته و به عنوان مثال غشاهای پرکاربرد سرامیکی از جنس آلومینا در محیط های شدیدا اسیدی به مرور زمان عملکرد خود را از دست خواهند داد.

غشاهای شیشه ای الکترود مرجع در محیط های شدیدا قلیایی به دلیل وجود یون هیدروکسید نیز به مرور دچار افت کارآیی می شوند.

بنابراین یکی از نکات کلیدی در انتخاب الکترود مرجع جدای از نوع آن، محیط کاری الکترود می باشد.

قسمت الکتروفعال الکترود نیز در تماس با محیط آزمایش می تواند دچار تغییر شود.

به عنوان مثال محیط های زیر می توانند عملکرد الکترود مرجع نقره / کلرید نقره را مختل نماییند:

• محیط های شدیدا قلیلی
• محیط های حاوی گوگرد
• محیط های حاوی نمک آمونیوم
• پرتوهای ماوراء بنفش

این اختلال در طول زمان با تغییر در ماهیت قسمت الکترو فعال باعث تغییر در پتانسیل الکترود می شود.

هر گونه تغییر در پتانسیل ثابت الکترود باعث ایجاد خطا در نتایج به دست آمده خواهد شد.

به عنوان مثال یون های هیدروکسید در واکنش با سیم نقره در الکترود نقره کلرید نقره تولید رسوب پایدار هیدروکسید و اکسید نقره کرده و پتانسیل الکترود را جابه جا می کنند.

راهکار استفاده از الکترودهای مرجع در شرایط سخت:

اولین و ساده ترین راه استفاده از الکترودی مناسب با شرایط کاری میباشد.

برای مثال در هنگام استفاده در شرایط شدیدا قلیایی به جای استفاده از الکترود مرجع نقره کلرید نقره یا کالومل استفاده از مرجع جیوه / اکسید جیو توصیه می شود.

در صورت عدم دسترسی به الکترود مناسب با رعایت نکاتی می توان از دیگر الکترودها استفاده نمود.

البته باید به این نکته توجه شود که در این صورت عمر مفید الکترود کاسته شده و این یک امر طبیعی و گریز ناپذیر می باشد.

بهترین راهکارها در این شرایط عبارتند از:

• تعویض دوره ای زودهنگام محلول الکترولیت داخلی الکترود
• استفاده کوتاه مدت در محیط آسیب زننده
• استفاده از غشاهای دوگانه یا Double junction

در بین موارد فوق گزینه غشای دوگانه بیشترین حفاظت را ایجاد می کند.

غشاهای دوگانه یا Double junction با ایجاد یک قسمت جدا در سر الکترود تا حد زیادی مانع از رسیدن عوامل مخرب به الکترود مرجع می شوند.

به عنوان مثال به شکل زیر توجه فرمایید:

همانطور که در شکل مشخص است قسمت الکتروفعال توسط دو غشای جداگانه از محیط آزمایش جداسازی می شود.

بر اساس شرایط کاری می توان غشای دوم را از الکترولیتی متفاوت با الکترولیت اصل الکترود مرجع پر نمود.

البته باید به این نکته توجه داشت که در صورت تفاوت بین اندازه و بار یون های استفاده شده در دوغشا امکان ایجاد پتانسیل غشاهای بالا نیز وجود دارد.

یک مثال پر کاربرد استفاده از نمک های پتاسیم کلراید و پتاسیم نیترات در غشای دوگانه می باشد.

البته باید توجه نمود که با وجود غشای دوگانه بازهم نمی توان از الکترود مرجع آبی در محیط غیر آبی به درستی استفاده نمود.

در هنگام استفاده از الکترودهای مرجع با غشای دوگانه نیز رعایت برخی نکات ضروری می باشد:

• تعویض زود هنگام محلول غشای دوگانه
• بررسی و تعویض محلول داخلی الکترود مرجع در صورت لزوم
• بررسی تشکیل رسوب یا تغییر رنگ الکترولیت داخلی
• سنجش هفتگی پتانسیل الکترود مرجع با یک مرجع مادر و ثابت جهت مشخص شدن تغییرات پتانسیل احتمالی

با استفاده از غشاهای دوگانه و رعایت نکات فوق تا حد زیادی می توان از رسیدن آسیب به الکترود مرجع جلوگیری نمود.

اما به یاد داشته باشید که همیشه بهترین راهکار استفاده از مرجع مناسب با شرایط کاری می باشد.

با تشکر از توجه شما

جهت مشاهده الکترودهای مرجع تولیدی ما می توانید اینجا کلید نمایید.