هل أنت على دراية بما آلة الرقم الهيدروجينيما هي الأقطاب الكهربائية؟ إنها أدوات خاصة يستخدمها العلماء لقياس مقدار التغير الذي يحدث في المواد الكيميائية عند حدوث تفاعل كيميائي. أصبحت هذه الأقطاب الكهربائية أدوات أساسية للعلماء والباحثين، حيث يمكنها تقديم رؤى مهمة حول التفاعلات بين المواد المختلفة. في هذه المقالة سنتعلم ما هي أقطاب الأكسدة والاختزال، وكيف تعمل، والتطبيقات الأكثر شيوعًا التي يمكن أن نجدها في العلوم: علم الأحياء والكيمياء.
تُستخدم هذه المصطلحات لتسجيل التغير الذي يطرأ على مركب كيميائي معين أثناء تفاعلات معينة. وتأتي كلمة "أكسدة-اختزال" من مزيج بين كلمتين هما الاختزال والأكسدة. وتشير هذه المصطلحات إلى العملية التي تحدث عندما تنتقل الجسيمات السالبة الصغيرة المعروفة باسم الإلكترونات من مادة كيميائية إلى أخرى. تحدث هذه الأنواع من التفاعلات في كل مكان حولنا، في العديد من الأشياء المألوفة، مثل الطعام الذي نتناوله والهواء الذي نتنفسه. وتشكل التفاعلات مع هذه التفاعلات جوهر العديد من التحقيقات العلمية.
تعمل أقطاب الأكسدة والاختزال عن طريق اكتشاف التيار الكهربائي المتولد أثناء تلك التفاعلات الكيميائية. تتسبب الإلكترونات التي تتحرك من مادة كيميائية إلى أخرى في حدوث تيار كهربائي، أو تدفق للكهرباء، يمكن للقطب الكهربائي اكتشافه. يتيح ذلك للعلماء تصور التغييرات التي تحدث أثناء التفاعلات، مما يوفر لهم رؤى حاسمة حول كيفية سلوك المواد الكيميائية المختلفة.
يفقد الأنود الإلكترونات وبالتالي يكون مشحونًا بشكل إيجابي (يحتوي على جسيمات موجبة أكثر من السالبة) أثناء تفاعل الأكسدة والاختزال. وفي الوقت نفسه، يستقبل الكاثود تلك الإلكترونات، مما يجعله مشحونًا بشكل سلبي بسبب وجود جسيمات سالبة أكثر من الموجبة. أداة قياس الرقم الهيدروجيني يقيس التيار الكهربائي الناتج عندما تنتقل الإلكترونات من الأنود إلى الكاثود. تشكل حركة الإلكترونات التيار الكهربائي، وهي ضرورية لفهم مسار هذه التفاعلات الكيميائية.
تعتبر أقطاب الأكسدة والاختزال ذات أهمية قصوى في كل من العلوم والتكنولوجيا. ففي الكيمياء، يستخدمها العلماء للبحث في خصائص المواد الكيميائية المختلفة. وهي تساعد الباحثين على قياس مدى سرعة المواد المختلفة في تسريع التفاعلات، وهي العملية التي تسمى التحفيز. وفي علم الأحياء، تُستخدم أقطاب الأكسدة والاختزال لدراسة العمليات الكيميائية التي تحدث داخل الكائنات الحية، وتلعب دورًا حيويًا في فهم تعقيدات الحياة.
إن أحد التطبيقات المثيرة حقًا لأقطاب الأكسدة والاختزال هو الطاقة المتجددة. تعد بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال نوعًا محددًا من البطاريات التي تستخدم تفاعلات الأكسدة والاختزال لتخزين وإطلاق الطاقة. تكتسب هذه البطاريات شعبية لأنها تدوم لفترة أطول من البطاريات العادية كما أنها أكثر فائدة. إنها طريقة رائعة لتخزين واستخدام طاقة المصادر المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.
يستخدم العلماء أيضًا تفاعلات الأكسدة والاختزال لأغراض الكيمياء أو التكنولوجيا، ولكن أقطاب الأكسدة والاختزال الأخرى تساعد العلماء في دراسة تفاعلات المركبات التي تحدث داخل الكائنات الحية. ولتوفير صورة أكثر وضوحًا لهذا، يستخدم الباحثون أقطاب الأكسدة والاختزال لقياس النشاط الكهربائي للدماغ حتى يتمكنوا من فهم كيفية عمل الدماغ بشكل أفضل. يمكنهم أيضًا قياس التغيرات الكيميائية التي تحدث عندما تحول النباتات ضوء الشمس إلى طاقة في عملية تسمى التمثيل الضوئي.
جميع الحقوق محفوظة لشركة Shanghai Labtech Co.,Ltd.