يتكون التيار الكهربائي في الخلايا الجلفانية نتيجة انتقال الالكترونات من المصعد إلى المهبط ، ولأن الالكترونات تحتاج إلى قوة تدفعها للانتقال في السلك الموصل بين المصعد والمهبط ، تسمى هذه القوة بالقوة الدافعة الكهربائية وفي الخلايا الجلفانية بجهد الخلية.
وجهد الخلية القياسي عبارة عن أعلى فرق جهد كهربائي للخلية التي تعمل في الظروف القياسية وهي : تركيز 1مول / لتر للمحاليل ودرجة حرارة 25 درجة سيليزية وضغط جوي 1جو للغازات .
ويمكن قياس جهد الخلية من خلال الفرق بين جهدي الاختزال لنصفي الخلية :
∆E○cell = Er○(cathode) - Er○(anode)
جهد الخلية = جهد اختزال المهبط – جهد اختزال المصعد
وعلى الرغم من السهولة التي أمكن بها قياس جهد الخلية، إلا أنه من المستحيل قياس الجهود القطبية المطلقة لأنصاف الخلايا بطريقة مباشرة، لأن جميع الأجهزة المستخدمة تقيس فقط فرق الجهد بين قطبين،ولهذا فانه لقياس الجهد القطبي لأي نصف خلية يجب توصيله بنصف خلية آخر معلوم الجهد،ولقد أتفق على استخدام نصف خلية الهيدروجين القياسية كمقياس عام للجهود القطبية.
وفي نصف خلية الهيدروجين القياسية يتم جعل المحلول مشبعا دائما بكاتيونات الهيدروجين وعن طريق إمرار الغاز تحت ضغط ثابت1atm فوق سطح قطب مغطي بطبقة من البلاتين المجزأ لزيادة مساحة سطحه حتى يمتز أكبر كمية من الغاز. والبلاتين ليس له أي تأثير على التفاعلات الحادثة في نصف الخلية، ويستخدم كناقل للإلكترونات فقط.
وجهد القطب لنصف خلية الهيدروجين القياسي يساوي صفر فولت ،عند جميع درجات الحرارة.
بناء على ذلك فإن قيمة جهد أي خلية تتكون من نصف الخلية المراد قياس جهدها ونصف خلية الهيدروجين القياسية يساوي الجهد القطبي للنصف المطلوب.
ولهذا يمكن تسمية الجهد القطبي بالجهد القطبي القياسي وهو جهد القطب في الظروف القياسية. وإشارة الجهد تعتمد على التفاعلات الحادثة في الخلية أي على موضع القطب في الخلية.
إشارة الجهد القطبي:
تاريخياً لم تستخدم الإشارات أمام الجهود القطبية إلى أن قام الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC ) في اجتماعه الذي عُقِدَ بمدينة استكهولم بالسويد عام 1953 م بالاتفاق على إيجاد حل لهذه المشكلة. وبناء على هذا الاتفاق أستخدم لفظ " الجهد القطبي " أو أكثر دقة " الجهد القطبي النسبي " للتعبير عن جهد الاختزال القطبي. وليس هناك مانع من استخدام جهد الأكسدة القطبي للتعبير عن الجهد القطبي عند كتابة المعادلة لتدل على حدوث عملية أكسدة، ولكن لا يفضل ذلك .
وبناء على ما تم الاتفاق عليه في هذا الاجتماع، فإن إشارة الجهد القطبي والتي تدل على جهد الاختزال القطبي يتم تحديدها كما يلي:
أ – إذا كان القطب المراد قياس جهد اختزاله كاثود وقطب الهيدروجين القياسي انود تكون إشارة القطب المراد قياس جهده موجبة، وبالتالي تكون إشارة الجهد موجبة.
ب – إذا كان القطب المراد قياس جهد اختزاله انود وقطب الهيدروجين القياسي كاثود تكون إشارة القطب سالبة، وبالتالي تكون إشارة الجهد سالبة.
فيعرف الجهد القطبي أو الجهد القطبي النسبي بـ "قيمة جهد القطب بالنسبة لنصف خلية الهيدروجين القياسية "
وفي نصف خلية الهيدروجين القياسية يتم جعل المحلول مشبعا دائما بكاتيونات الهيدروجين وعن طريق إمرار الغاز تحت ضغط ثابت1atm فوق سطح قطب مغطي بطبقة من البلاتين المجزأ لزيادة مساحة سطحه حتى يمتز أكبر كمية من الغاز. والبلاتين ليس له أي تأثير على التفاعلات الحادثة في نصف الخلية، ويستخدم كناقل للإلكترونات فقط.
وجهد القطب لنصف خلية الهيدروجين القياسي يساوي صفر فولت ،عند جميع درجات الحرارة.
بناء على ذلك فإن قيمة جهد أي خلية تتكون من نصف الخلية المراد قياس جهدها ونصف خلية الهيدروجين القياسية يساوي الجهد القطبي للنصف المطلوب.
ولهذا يمكن تسمية الجهد القطبي بالجهد القطبي القياسي وهو جهد القطب في الظروف القياسية. وإشارة الجهد تعتمد على التفاعلات الحادثة في الخلية أي على موضع القطب في الخلية.
إشارة الجهد القطبي:
تاريخياً لم تستخدم الإشارات أمام الجهود القطبية إلى أن قام الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC ) في اجتماعه الذي عُقِدَ بمدينة استكهولم بالسويد عام 1953 م بالاتفاق على إيجاد حل لهذه المشكلة. وبناء على هذا الاتفاق أستخدم لفظ " الجهد القطبي " أو أكثر دقة " الجهد القطبي النسبي " للتعبير عن جهد الاختزال القطبي. وليس هناك مانع من استخدام جهد الأكسدة القطبي للتعبير عن الجهد القطبي عند كتابة المعادلة لتدل على حدوث عملية أكسدة، ولكن لا يفضل ذلك .
وبناء على ما تم الاتفاق عليه في هذا الاجتماع، فإن إشارة الجهد القطبي والتي تدل على جهد الاختزال القطبي يتم تحديدها كما يلي:
أ – إذا كان القطب المراد قياس جهد اختزاله كاثود وقطب الهيدروجين القياسي انود تكون إشارة القطب المراد قياس جهده موجبة، وبالتالي تكون إشارة الجهد موجبة.
ب – إذا كان القطب المراد قياس جهد اختزاله انود وقطب الهيدروجين القياسي كاثود تكون إشارة القطب سالبة، وبالتالي تكون إشارة الجهد سالبة.
فيعرف الجهد القطبي أو الجهد القطبي النسبي بـ "قيمة جهد القطب بالنسبة لنصف خلية الهيدروجين القياسية "
جدول جهود الاختزال القياسية
لقد اتفق على أن تكتب أنصاف التفاعلات الكهروكيميائية جميعها بصورة أنصاف تفاعلات اختزال ، ورتبت في جدول تنازليا حسب قيم جهود الاختزال المقاسة باستخدام قطب الهيدروجين القياسي ، ويسمى هذا الجدول بجدول جهود الاختزال القياسية .
كما يسمى أيضا بجدول القوى النسبية للعوامل المؤكسدة والمختزلة لأنه يمكن الاستفادة منه في تحديد هذه القوى ، المواد الموجودة على يمين الجدول جميعها عوامل مختزلة ، وتزداد قوة العامل المختزل بنقصان قيمة جهد الاختزال، والمواد الموجودة على يسار معادلات أنصاف التفاعلات جميعها عوامل مؤكسدة ، وتزداد قوة العامل المؤكسد بزيادة قيمة جهد الاختزال.
ويمكن كذلك من خلال الجدول التنبؤ بحدوث التفاعلات الكيميائية ، فإذا كانت قيمة جهد الخلية موجبة فهذا يعني أن التفاعل يحدث تلقائيا.
