Vätskeövergångspotential

Vätskeövergångspotential (kort tid LJP) uppstår när två lösningar av elektrolyter i olika koncentrationer är i kontakt med varandra. Den mer koncentrerade lösningen har en tendens att diffundera in i den jämförelsevis mindre koncentrerade lösningen. Diffusionshastigheten för varje jon kommer att vara ungefär proportionell mot dess hastighet i ett elektriskt fält , eller deras jonrörlighet . Om anjonerna diffunderar snabbare än katjonerna kommer de att diffundera framåt i den utspädda lösningen, vilket lämnar den senare negativt laddad och den koncentrerade lösningen positivt laddad. Detta kommer att resultera i ett elektriskt dubbelt lager av positiva och negativa laddningar vid föreningspunkten mellan de två lösningarna. Sålunda kommer en potentiell skillnad att utvecklas vid förbindelsepunkten på grund av jonöverföringen . Denna potential kallas vätskeövergångspotential eller diffusionspotential som är icke-jämviktspotential. Storleken på potentialen beror på de relativa hastigheterna för "jonernas" rörelse.

Beräkning

Vätskeövergångspotentialen kan inte mätas direkt utan beräknas. Den elektromotoriska kraften (EMF) hos en koncentrationscell med överföring inkluderar vätskeövergångspotentialen.

EMF för en koncentrationscell utan transport är:

E_{\mathrm {nt} }={\frac {RT}{F}}\ln {\frac {a_{2}}{a_{1 }}}

där $a_{1}$ och $a_{2}$ är aktiviteter för HCl i de två lösningarna, $R$ är den universella gaskonstanten , $T$ är temperaturen och $F$ är Faraday-konstanten .

EMF för en koncentrationscell med transport (inklusive jontransportnumret) är :

E_{\mathrm {wt} }=2t_{M}{\frac {RT}{F}}\ln {\frac {a_{ 2}}{a_{1}}}

där $a_{2}$ och $a_{1}$ är aktiviteter av HCl-lösningar av höger respektive vänster elektroder, och $t_{M}$ är transporten antal Cl ⁻ .

Vätskeövergångspotential är skillnaden mellan de två EMF:erna för de två koncentrationscellerna, med och utan jontransport:

E_{\mathrm {lj} }=E_{\mathrm {wt} }-E_ {\mathrm {nt} }=(2t_{M}-1){\frac {RT}{F}}\ln {\frac {a_{2}}{a_{1}}}

Eliminering

Vätskeövergångspotentialen stör den exakta mätningen av den elektromotoriska kraften hos en kemisk cell, så dess effekt bör minimeras så mycket som möjligt för noggrann mätning. Den vanligaste metoden för att eliminera vätskeövergångspotentialen är att placera en saltbrygga bestående av en mättad lösning av kaliumklorid (KCl) och ammoniumnitrat (NH ₄ NO ₃ ) med litiumacetat (CH ₃ COOLi) mellan de två lösningarna som utgör korsning. När en sådan bro används finns jonerna i bron i stort överskott i korsningen och de bär nästan hela strömmen över gränsen. Effektiviteten av KCl/NH ₄ NO ₃ är kopplad till det faktum att i dessa salter är transportnumren ^{[ förtydligande behövs ]} för anjoner och katjoner desamma.