Τι είναι ένα κύτταρο συγκέντρωσης;

Ένα κύτταρο συγκέντρωσης χωρίζεται σε δύο διαφορετικά τμήματα, τα οποία συνδέονται με ένα συστατικό που επιτρέπει τη διέλευση των σωματιδίων ηλεκτρονίων, όπως μια γέφυρα αλατιού. Αυτά τα δύο μισά κύτταρα περιέχουν ηλεκτρόδια και τα διαλύματα στο καθένα είναι διαφορετικά στις συγκεντρώσεις τους. Όταν το κύτταρο συγκέντρωσης ενεργοποιείται, το συμπυκνωμένο διάλυμα γίνεται συνήθως πιο αραιωμένο ενώ το διασκορπισμένο προσθέτει μόρια, έως ότου και τα δύο είναι ίσα. Συνήθως, καθώς πλησιάζει η ισορροπία, δημιουργείται τάση. Η ισχύς αυτής της αντίδρασης μπορεί να μετρηθεί με τον υπολογισμό του δυναμικού του κυττάρου, χρησιμοποιώντας έναν μαθηματικό τύπο που ονομάζεται Εξίσωση Nernst.

Ο υπολογισμός του δυναμικού ενός στοιχείου συγκέντρωσης συνήθως απαιτεί ένα βολτόμετρο. Η τιμή που παρέχεται από το όργανο, η οποία μπορεί να είναι θετική ή αρνητική, μπορεί στη συνέχεια να τεθεί στην εξίσωση και να χρησιμοποιηθεί με το επίπεδο συγκέντρωσης για τον προσδιορισμό του δυναμικού. Τα ηλεκτρόνια ρέουν από τη μια ουσία στην άλλη σε μια κυψέλη συγκέντρωσης. Το τμήμα που χάνει σωματίδια ονομάζεται πλευρά οξείδωσης, ενώ η πλευρά αναγωγής τα κερδίζει.

Σε αυτούς τους τύπους κυψελών χρησιμοποιούνται συχνά μεταλλικά μέρη και διαφορετικές περιοχές τους μπορεί να εκτεθούν σε ποικίλες συγκεντρώσεις υλικού. Ορισμένα τμήματα του μετάλλου μπορεί να έχουν περισσότερο ηλεκτρικό δυναμικό από άλλα, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει διάβρωση. Ενώ μια κυψέλη συγκέντρωσης μπορεί να καθαριστεί για να μην συμβεί κάτι τέτοιο, αυτό είναι συχνά δύσκολο όταν το σύστημα τοποθετείται σε χώμα, για παράδειγμα.

Μπορεί να προκληθεί διάβρωση λόγω μεταλλικών ιόντων. Εάν η κυψέλη περιέχει ή εκτίθεται σε νερό, δεν είναι σφραγισμένη ή δεν υπάρχει προστατευτική επικάλυψη, τότε οι περιοχές κοντά σε υψηλό επίπεδο μεταλλικών ιόντων μπορεί να διαβρωθούν. Ανομοιόμορφες συγκεντρώσεις οξυγόνου, που μπορεί να εμφανιστούν σε μεταλλικές επιφάνειες κάτω από το νερό, μπορεί να οδηγήσουν σε διάβρωση όπου τα επίπεδα αερίων είναι χαμηλά. Σημεία ανάμεσα σε παρακείμενα μέρη και ξύλο, καουτσούκ ή πλαστικό κοντά σε μεταλλική επιφάνεια, είναι συνήθως εκεί όπου συμβαίνει υποβάθμιση. Ένα κύτταρο ενεργητικής-παθητικής συγκέντρωσης αναπτύσσεται όταν υπάρχει οξυγόνο και μια παθητική μεμβράνη τρυπιέται κάτω από ένα στρώμα άλατος, προκαλώντας κοιλότητες στο μέταλλο.

Οι κυψέλες συγκέντρωσης χρησιμοποιούνται συχνά ως μετρητές για τη μέτρηση της οξύτητας και της βασικότητας του εδάφους. Αυτά έχουν συνήθως το ένα άκρο εκτεθειμένο στο έδαφος και το άλλο άκρο που περιέχεται σε διάλυμα χλωριούχου καλίου. Στη συνέχεια μπορεί να γίνει σύγκριση των δύο μετρήσεων. Γενικά όσο υψηλότερη είναι η παραγόμενη τάση, τόσο πιο όξινο είναι το δείγμα. Μια κυψέλη συγκέντρωσης μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την ανάλυση χημικών ουσιών καθώς και για τη δοκιμή διαφορετικών υλικών για ευαισθησία στη διάβρωση.