قياس الكولوم والوزن الكهربائي
يحدد قياس الكولوم والوزن الكهربائي مادة تحليلية عن طريق تحليلها كهربائيًا بشكل كامل وقياس الشحنة المستهلكة أو الكتلة المترسبة.
Definition
قياس الكولوم والوزن الكهربائي هما طريقتان للتحليل الكهربائي تقومان بتحديد كمية المادة التحليلية عن طريق تحويلها بالكامل عند قطب كهربائي وقياس، على التوالي، إجمالي الشحنة الكهربائية المارة أو كتلة المادة المترسبة.
Scope
يغطي هذا الموضوع طرق التحليل الكهربائي بالتحليل الشامل: قياس الكولوم بجهد متحكم فيه وتيار متحكم فيه، والمعايرات الكولومترية التي يتم فيها توليد مادة معايرة كهربائيًا، والوزن الكهربائي الذي يتم فيه ترسيب مادة تحليلية كميًا على قطب كهربائي ووزنها. ويتناول متطلبات التحليل الكهربائي الكامل والفعال من حيث التيار وجاذبية هذه الطرق كتقنيات أولية وخالية من المعايرة.
Core questions
- كيف تجعل قوانين فاراداي الشحنة مقياسًا مباشرًا لكمية المادة التحليلية؟
- لماذا يمكن أن يعمل قياس الكولوم والوزن الكهربائي كطرق أولية وخالية من المعايرة؟
- ما هو المطلوب للتحليل الكهربائي الكامل والفعال من حيث التيار؟
- كيف تولد المعايرة الكولومترية مادة معايرة في الموقع بدقة عالية؟
Key theories
- قوانين فاراداي للتحليل الكهربائي
- تتناسب كمية المادة المتفاعلة عند قطب كهربائي مع الشحنة المارة، مع تحديد التناسب بواسطة ثابت فاراداي وعدد الإلكترونات في التفاعل؛ وهذا يجعل الشحنة المقاسة أو الكتلة المترسبة مقياسًا مطلقًا لكمية المادة التحليلية، ولا يتطلب أي معايرة خارجية.
Mechanisms
يتم تحليل المادة التحليلية كهربائيًا بالكامل عند قطب عامل. في قياس الكولوم، تعطي الشحنة الكلية المطلوبة - المقاسة مباشرة بجهد متحكم فيه أو كتيار مضروبًا في الوقت بتيار متحكم فيه - كمية المادة التحليلية من خلال قوانين فاراداي، بشرط أن تكون كفاءة التيار مائة بالمائة أساسًا. في المعايرة الكولومترية، يولد تيار ثابت مادة معايرة تتفاعل مع المادة التحليلية، ويحدد الوقت اللازم للوصول إلى نقطة النهاية الشحنة. في الوزن الكهربائي، تترسب المادة التحليلية كصلب على قطب كهربائي موزون، وتحدد زيادة كتلته كميتها.
Clinical relevance
تدعم الطرق الكولومترية التحديدات الدقيقة مثل تحليل كارل فيشر للمياه وقياس الكلوريد، وتعمل كطرق مرجعية وأولية لاعتماد المعايير، بينما يستخدم الوزن الكهربائي للتحديد الدقيق للمعادن مثل النحاس.
History
الأساس الكمي هو قوانين فاراداي للتحليل الكهربائي في القرن التاسع عشر. كان الوزن الكهربائي من أوائل الطرق الآلية لتحديد المعادن. وقد أدى قياس الكولوم بجهد متحكم فيه وتيار ثابت، الذي تم تطويره وتنظيمه في منتصف القرن العشرين بشكل خاص بواسطة لينجان (Lingane)، إلى ترسيخ المعايرة والتحليل الكولومتري كتقنيات دقيقة وأولية.
Key figures
- Michael Faraday
- Karl Fischer
- James J. Lingane
Related topics
Seminal works
- harris2020
- skoog2017
- bard2001
Frequently asked questions
- لماذا تسمى طرق قياس الكولوم والوزن الكهربائي بالطرق الأولية؟
- تعتمد هذه الطرق على قوانين فاراداي، التي تربط كمية المادة التحليلية مباشرة بالشحنة أو الكتلة المقاسة من خلال ثوابت أساسية، لذلك لا تحتاج إلى معايرة مقابل معايير المادة التحليلية ويمكنها هي نفسها اعتماد قياسات أخرى.
- ماذا تعني كفاءة التيار في قياس الكولوم؟
- هي نسبة الشحنة المارة التي تذهب إلى التفاعل المقصود للمادة التحليلية؛ للحصول على نتيجة دقيقة، يجب أن يدفع التيار بالكامل تقريبًا هذا التفاعل، دون أن تستهلك التفاعلات الجانبية الشحنة.