پتانسيومتري

به معناي سنجش و اندازه گيري پتانسيل است. در شاخه اي از شيمي به نام الكتروشيمي ، بحث از پيل الكتروشيميايي است. پيل الكتروشيميايي دستگاهي است كه انرژي واكنش شيميايي را كه در شرايط معمولي اغلب به صورت انرژي گرمايي آزاد مي شود، به انرژي الكتريكي قابل استفاده تبديل مي نمايد و مانند سدهاي هيدروالكتريك، مانع از به هدر رفتن انرژي مي شود. دو الكترود و يك پل نمكي ، تشكيل يك پيل را مي دهند. درواقع دو الكترود به دليل رقابت براي تبادل الكترون، تمايل متفاوت براي گرفتن الكترون دارند و اين تفاوت گرفتن الكترون، در شرايط مناسب سبب انتقال الكتريسيته مي شود. اين جريان الكتريسيته داراي يك ولتاژ يا پتانسيل خاص مي باشد كه با دستگاه ولت سنج قابل اندازه گيري است.

اول از همه بايد درمورد پتانسيل سلول بدانيم. پتانسيل سلول الكتروشيميايي به صورت اختلاف بين دو پتانسيل الكترود هاي كاتد و آند تعريف مي شود، يعني

پتانسيل الكترود آند – پتانسيل الكترود كاتد = پتانسيل سلول

پتانسيل الكترود به صورت پتانسيل سلولي تعريف مي شود كه متشكل از الكترود مورد نظر و الكترود استاندارد هيدروژن است.

پتانسيل استاندارد الكترود يك خاصيت مهم براي توصيف سيستمهاي اكسايش-كاهش است. اين پتانسيل هاي استاندارد به دما و به غلظت يون مورد نظر از الكترود بستگي دارند.

نرنست شيميدان آلماني، نوعي رابطه ميان ولتاژ يك سلول و شرايطي كه سلول در آن شرايط عمل مي كند، كشف كرد. ولتاژ يك سلول در شرايط استاندارد به صورت E0 (كه البته صفر در بالاي E قرار مي گيرد) بيان مي شود. اين شرايط عبارتند از محلول 1 مولار مواد در دماي 25 درجه سانتيگراد و فشار 325/101 پاسكال. حال اگر ولتاژ يك سلول در شرايط غير استاندارد E از روي ولت سنجي كه در مدار قرار گرفته است، بخوانيم، مي توانيم رابطه ي زير را براي اين پيل بنويسيم:

E=E0-(RT/nF)ln (غلظت مواد واكنش دهده /غلظت محصولات )

مقدار R ثابت عمومي گازها مي باشد. N تعداد الكترونهاي انتقال يافته در معادله ي موازنه شده اي است كه نشان مي دهد در سلول چگونه تغييري حاصل شده است. F ضريب تبديل از ولت به ژول بر مول و مساوي 96485 است. نماد ln معرف لگاريتم طبيعي است كه مي توان ان را با 2.30 log جايگزين نمود. بنابراين معادله ي نرنست به صورت زير تغيير مي كند:

E=E0 – (0.05916/n)log(غلظت مواد واكنش دهنده/غلظت محصولات)

از آنجا كه در معادله ي نرنست، هم غلظت محصولات و هم غلظت واكنش دهنده ها ديده مي شود، از اين معادله و از طريق اندازه گكيري پتانسيل مي توان به غلظت يونهاي موجود در محلول پي برد. يكي از مواد استفاده ي مهم در اين زمينه، ساخت pH سنج بر اين اساس است. هر واكنشي كه شامل يونهاي هيدروژن است، داراي پتانسيل وابسته به غلظت H+ است. اين اصل در يك pH سنج به كار مي رود.