תאי ריכוזים

פוטנציאל התא של תגובת חמזור תלוי במידה משמעותית בריכוז המגיבים והתוצרים. חשבו על תא ניקל-כסף גלווני בתנאים סטנדרטים עם פוטנציאל תא של 1.03 וולט. אך שינוי בריכוז יכול להעלות או להוריד את פוטנציאל התא.אם גרדיינט ריכוז משפיע על פוטנציאל התא של שני חצאי תאים, האם הוא יכול לשמש כדי ליצור תא אלקטרוכימי עם חצאי תגובה זהים? חשבו על תא גלווני עם שתי אלקטרודות כסף זהות, שכל אחת מהן ממוקמת בתמיסה המכילה ריכוז שונה של יוני כסף. מבנה כזה נקרא תא ריכוזים.בהתאם לעיקרון לה שטלייה, גרדיינט הריכוזים יוצר זרימת אלקטרונים ספונטנית מחצי התא עם ריכוז היונים הנמוך יותר לחצי התא עם ריכוז היונים הגבוה יותר. לכן, חמצון מתרחש בתא המהול יותר, שבו אלקטרודת הכסף מחומצנת ויוצרת יוני כסף, בעוד שבתא המרוכז יותר, יוני כסף מחוזרים לכסף מוצק. פוטנציאל התא של תא ריכוזים נקבע לפיכך רק על ידי ההפרש בריכוז של ראגנט המחזור הנבחר וניתן לחשבו על פי משוואת נרנסט.כשריכוזי היונים בשני חצאי התאים משתווים, ריכוז התא מגיע לשיווי משקל והפוטנציאל שלו הופך לאפס. בשלב הזה התא מוגדר כ”מת”מדי pH פועלים באמצעות אותו עיקרון של תא ריכוזים כדי לקבוע את החומציות או הבסיסיות של תמיסה. אלקטרודת הזכוכית של מד pH ממולאת בתמיסה עם ריכוז ידוע של יוני מימן.כשהיא נטבלת בתמיסה עם ריכוז אחר של יוני מימן, הפרש פוטנציאלים מדיד נוצר בין שני צדי הזכוכית ומשמש לקביעת ה-pH של הדוגמה. אם יון המימן החיצוני גבוה יותר מזה שבתוך האלקטרודה, יימדד הפרש פוטנציאל גבוה. משמעות הדבר היא שהתמיסה חומצית עם ערכי pH מתחת לשבע.ריכוז שווה של יוני מימן משני הצדדים מוביל להפרש פוטנציאל של אפס. לכן, ריכוז יוני מימן הנמדד בתמיסה ניטרלי. ריכוז יוני מימן נמוך יותר בצד החיצוני יוצר הפרש פוטנציאל נמוך, מה שאומר שהתמיסה היא בסיסית עם ערך pH גבוה משבע.