لماذا جهد قطب الهيدروجين القياسي يساوي صفر

لماذا جهد قطب الهيدروجين القياسي يساوي صفر؟

جهد قطب الهيدروجين القياسي يعتبر صفرًا لأنه تم اعتباره نقطة مرجعية لقياس الجهود الكهربائية في الكيمياء. يتم تعريف جهد قطب الهيدروجين القياسي (أيضًا يُعرف باسم جهد الهيدروجين القياسي) كصفر عند درجة حرارة 25 درجة مئوية وضغط 1 بار.

هذا الاختيار يتيح للعلماء والباحثين إجراء قياسات موحدة وقارنها بسهولة بين مختلف الأنظمة الكيميائية. ببساطة، يسمح جهد قطب الهيدروجين القياسي بتحديد الفروق في الجهود الكهربائية بين مختلف العمليات الكيميائية والتفاعلات الكيميائية، حيث يُعد الهيدروجين هو المرجع القياسي.

لا يوجد قطب معروف الجهد المطلق. ولغرض تحديد جهود الأقطاب القياسية، تم اختيار قطب الهيدروجين القياسي كقطب مرجع لقياس جهود الأقطاب الأخرى. تم الاتفاق على اعطاء قطب الهيدروجين القياسي جهد افتراضي يساوي الصفر، وعليه فإذا أردنا تحديد جهد أي قطب ما علينا الا توصيله بقطب الهيدروجين عند الظروف القياسية.

شرح مفصل:

1. تعريف قطب الهيدروجين القياسي:

يتكون قطب الهيدروجين القياسي من قطب من البلاتين أو أي فلز خامل آخر في أنبوب زجاجي يضخ فيه غاز الهيدروجين عند ضغط يساوي ضغطًا جويًّا واحدًا. يغمر القطب في محلول يحتوي على أيونات الهيدروجين، أو H+، بتركيز مول واحد لكل لتر، عند 298 كلفن.

2. تفاعل الأكسدة والاختزال في قطب الهيدروجين:

يحدث تفاعل الأكسدة والاختزال التالي في قطب الهيدروجين:

• تفاعل الأكسدة: 2H+(aq) + 2e- → H2(g)
• تفاعل الاختزال: H2(g) → 2H+(aq) + 2e-

3. قياس جهد قطب الهيدروجين:

يمكن قياس جهد قطب الهيدروجين باستخدام مقياس الجهد الكهربائي. يتم توصيل مقياس الجهد الكهربائي بقطب الهيدروجين وقطب مرجعي آخر، مثل قطب كالومل المشبع.

4. الظروف القياسية:

يُقاس جهد قطب الهيدروجين القياسي عند الظروف القياسية التالية:

• ضغط غاز الهيدروجين: 1 ضغط جوي
• تركيز أيونات الهيدروجين: 1 مول/لتر
• درجة الحرارة: 298 كلفن

5. سبب اختيار جهد قطب الهيدروجين القياسي صفرًا:

• صعوبة قياس الجهد المطلق: كان من الصعب قياس جهد القطب المطلق، لذلك تم اختيار قطب الهيدروجين كمرجع لقياس جهود الأقطاب الأخرى.
• سهولة قياس جهد قطب الهيدروجين: يسهل قياس جهد قطب الهيدروجين القياسي نسبيًا.
• مرجع ثابت وموثوق: يوفر قطب الهيدروجين مرجعًا ثابتًا وموثوقًا به لمقارنة جهود الأقطاب الأخرى.
• دقة عالية: يسمح بتحديد جهود الأقطاب الأخرى بدقة عالية.

6. أهمية جهد قطب الهيدروجين القياسي:

• يُستخدم جهد قطب الهيدروجين القياسي في العديد من التطبيقات العملية، مثل:
  • قياس pH المحاليل.
  • دراسة تفاعلات الأكسدة والاختزال.
  • تصميم الخلايا الكهروكيميائية.

7. ملخص:

• جهد قطب الهيدروجين القياسي يساوي صفرًا لأسباب تاريخية وعملية.
• يسهل قياس جهد قطب الهيدروجين القياسي نسبيًا.
• يوفر قطب الهيدروجين مرجعًا ثابتًا وموثوقًا به لمقارنة جهود الأقطاب الأخرى.
• يُستخدم جهد قطب الهيدروجين القياسي لحساب فرق الجهد بين أي قطبين في خلية كهروكيميائية.

ملاحظة:

• لا يعني جهد قطب الهيدروجين القياسي أنه لا يوجد فرق في الجهد بينه وبين قطب آخر.
• يشير جهد قطب الهيدروجين القياسي إلى فرق الجهد بين قطب الهيدروجين وقطب مرجعي قياسي.
• يُستخدم جهد قطب الهيدروجين القياسي لحساب فرق الجهد بين أي قطبين في خلية كهروكيميائية.