الکتروشیمی؛پلاریزاسیون یا قطبش به زبان ساده

نویسنده: جمال عبدالله زاده دانشجوی شیمی محض🧪عاشق محاسبات شیمی،تاریخ شیمی و  دنیای شیمی فیزیک به خصوص شیمی کوانتوم🧪

پلاریزاسیون یا قطبش به زبان ساده چیست؟
در حالت عادی در الکتروشیمی ارتباط بین دو کمیت جریان و پتانسیل به صورت خطی می باشد؛یعنی وقتی پتانسیل را مرتبا تغییر دهیم جریان نیز به صورت خطی  متناسب با آن تغییر می کند و اصطلاحا می گوییم قانون اهم برقرار است.وقتی پتانسیل یا ولتاژ را در سلول الکتروشیمیایی خیلی خیلی زیاد کنیم نهایتا به جایی می رسیم که جریان بر حسب پتانسیل در سلول الکتروشیمیایی دیگر به صورت خطی نخواهد بود.در این حالت جریان دیگر تابع پتانسیل نیست و به صورت غیرخطی باهم ارتباط دارند.پس به زبان ساده پلاریزاسیون یا قطبش بیانگر این است که ارتباط جریان و پتانسیل در سلول الکتروشیمیایی از حالت خطی خارج شود و قانون اهم در مورد آن صدق نکند.پلاریزاسیون یا قطبش در اثر وقوع انتقال جرم mas transfer بین سطح الکترود و محلول رخ می دهد و لازمه شناخت عمیق مفهوم پلاریزاسیون آشنایی با انواع روش  های انتقال جرم و طریقه کارکرد آنهاست.نمونه ای از روش های انتقال جرم نفوذ یا انتشار diffusion است که در اثر اختلاف غلظت بین محلول و سطح الکترود رخ می دهد و ماده طبق قانون فیک از جای غلیظ به جای رقیق می رود و در نتیجه غلظت محلول در همه جای آن یکسان می شود.نمونه دیگری روش همرفت است که  به صورت مکانیکی در اثر ارتعاش و تکان دادن محتویات محلول ایجاد می شود و پلاریزاسیون را کاهش می دهد.ولی سوال مهمی این جا مطرح می شود؛تعریف دقیق کمی پلاریزاسیون در الکتروشیمی چیست؟ در واقع اگر بخواهیم به صورت کمی quantitive پلاریزاسیون را تعریف کنیم باید پتانسیل پیل الکتروشیمیایی هنگام عبور جریان یا همان پتانسیل واقعی پیل را با پتانسیل تئوری پیل مقایسه کنیم و افت ولتاژ اهمی IR را نیز وارد محاسبات کنیم تا نهایتا اضافه ولتاژ  پیل را به دست بیاوریم.اضافه ولتاژ پیل با نماد𝝅 بیانگر پلاریزاسیون یا قطبش است.یک سوال چالش برانگیز و جنجالی دیگر پیش می آید؛ آیا پلاریزاسیون  به صورت کلی در الکتروشیمی خوب و مفید است یا مضر؟ پاسخ این سوال این سوال ثابت و یکسان نیست و به متد و روش ما برای شناسایی ماده بستگی دارد.اگر بخواهیم از پروسه الکترولیز برای شناسایی ماده استفاده کنیم آن وقت پلاریزاسیون نقش مضر خواهد داشت و قطبش باعث می شود که پروسه الکترولیز به خوبی انجام نشود.به همین دلیل در روش های مختلف الکترولیز توده مثل الکتروگراویمتری یا همان وزن سنجی الکتریکی تلاش می کنیم که پلاریزاسیون را به حداقل برسانیم و نگران اثرات مضر آن هستیم.از طرفی دیگر در روش هایی گوناگون  ولتامتری و به خصوص پلاروگرافی پلاریزاسیون مفید می باشد و نقش مثبت را بازی می کند؛چون در ولتامتری دنبال این هستیم که پلاریزاسیون در سطح الکترود کار یا شاخص زیاد شود و می خواهیم سطح الکترود را تا جایی که ممکن است ریز و کوچک کنیم تا قطبش زیاد شود.پس در مجموع پلاریزاسیون در الکتروشیمی نقش دوگانه و متضاد را بازی می کند یعنی در برخی روش ها تلاش می کنیم آن را افزایش دهیم و در برخی متدها نیز نگران مزاحمت آن در پروسه شناسایی و تشخیص کمی ماده هستیم.

✍️دوستان عزیز می توانید ما را در کانال تلگرام اندیشه ورزی و فلسفه شیمی جمال به نشانی t.me/JimiChem دنبال کنید؛ ایستگاه اندیشه ورزی و فلسفه شیمی جمال رسانه ای جالب و جذاب برای علاقه مندان و عاشقان علم شیمی است به ویژه آنان که همواره به معنا و ماهیت و فلسفه شیمی می اندیشند و از آن لذت می برند ✍️