مقدمه
مقاله پیش رو یک پژوهش چهار مرحله‌ای به منظور آشنایی هرچه بیشتر دانش‌آموزان با فرایندهای الکتروشیمیایی بوده و شامل مراحل زیر است:
الف. آشنایی با مفاهیم و تعاریف پایه الکتروشیمی
ب. آشنایی با دستگاه‌ها و تجهیزات الکتروشیمیایی
پ. ساخت الکترود کار
ت. بررسی نتایج
آشنایی با مفاهیم پایه
در نخستین مرحله این پژوهش، پس از آموزش مفاهیم اولیه مربوط به واکنش‌های اکسایش و کاهش، کاتد، آند و انواع پیل‌های الکتروشیمیایی، دانش‌آموزان با کاربردهای آن‌ها و سایر مباحث فصل دوم کتاب شیمی دوازدهم از جمله انواع الکترودها آشنا می‌شوند.
1. الکترود کار: الکترود وسیله‌ای با یک سطح مشخص است که از یک ماده رسانا ساخته می‌شود و واکنش الکتروشیمیایی مورد مطالعه در سطح آن انجام می‌گردد. آنچه که باید مورد توجه قرارگیرد این است که مواد موجود در ساختار الکترود نباید تداخلی در واکنش الکترودی داشته باشند.
به عبارت بهتر الکترود تنها سطحی برای نقل و انتقالات الکترونی است، درنتیجه نباید در واکنش شرکت‌کند.
الف. الکترودهای مبتنی بر کربن (نظیر الکترود کربن شیشه‌ای، الکترود خمیر کربن و الکترود پیرولیتیکی)
ب. الکترودهای مبتنی بر فلزات
2. الکترودهای مرجع
3. الکترود مقابل
4. آشنایی با دستگاه پتانسیو استات ـ گالوانو استات
پتانسیو استات دستگاهی برای سنجش قطبش و تغییر پتانسیل یک ماده در ضمن انجام یک واکنش الکتروشیمیایی است. در واکنش‌های الکتروشیمیایی، این دستگاه برای رسم نمودار پتانسیل بر حسب شدت جریان به‌کار می‌رود. در این پژوهش از دستگاه الکتروآنالایزر پتانسیو استات سما 500 بهره گرفته می‌شود.
۵. ساخت الکترودهای کار
پس از آشنایی دانش‌آموزان با الکترود کار و دستگاه الکتروآنالایزر (پتانسیو استات) از آنان خواسته می‌شود تا با کمک هر آنچه در اطراف خود برای ساخت یک الکترود مناسب می‌بینند، الکترودهایی تهیه کنند.
در این مرحله دانش‌آموزان در گروه‌های 4 نفره تقسیم شده و پس از جست‌وجو و مشورت با یکدیگر، الکترودهای زیر را طراحی کردند.
ضمناً برای طراحی الکترودها دانش‌آموزان باید این نکته را مدنظر قرار می‌دادند که با توجه به واکنش مورد بررسی، هر گروه باید الکترودی طراحی کند که در پتانسیل اعمال شده به الکترود، در واکنش شرکت نکند.
۶. آنالیزهای الکتروشیمیایی و نمودارهای ولتامتری چرخه‌ای
نتیجه‌گیری
با توجه به آنالیزهای ارائه شده، متوجه می‌شویم گروه‌هایی که الکترود کار خود را متناسب با آزمایش، مورد مطالعه و پتانسیل اعمال شده برای بررسی آنالیت فری سیانید طراحی نکرده بودند؛ پاسخ‌های مناسبی دریافت نکرده‌اند. بالعکس، برخی از گروه‌ها با ساخت الکترودهایی مناسب با شرایط آزمایش، الکترودهایی بسیار عالی طراحی‌کردند و پاسخ‌های الکتروشیمیایی بسیار خوبی را به‌دست آوردند.
برای مثال گروه (3) که الکترودی بر پایه میله‌ای فولادی ساخته بودند، در بررسی محلول فری سیانید، شاهد انجام واکنش و تولید رنگ آبی پرشین بودند که به علت شرکت آهن موجود در ساختارالکترود در یک واکنش جنبی با سیانید موجود در محلول بودند. الکترود طراحی شده توسط این گروه؛ پاسخ‌های مناسبی نداشت.
یا گروه (5) که الکترود صفحه‌ای مبتنی بر سی‌دی را ارائه‌کردند، به علت خوردگی آلومینیوم موجود در سطح الکترود، پاسخ‌هایی ضعیف دریافت کردند.
برخلاف گروه‌های بالا، گروه (2) با ساخت الکترود کربنی توانستند پاسخ‌هایی قابل قبول از واکنش اکسایش و کاهش فری‌سیانید را با کمک الکترود خود ملاحظه کنند. همین پیروزی آن‌ها را به ساخت الکترودهای کار در سه اندازه متفاوت وا داشت که داده‌های مقایسه‌ای کار آن‌ها در شکل (٤) قابل ملاحظه است.
منابع
1. CHAPTER 1 - ELECTROCHEMICAL OXIDATION AND REDUCTION OF ORGANIC COMPOUNDS, Grimshaw, James, 2000,Elsevier Science B.V
2. https://en.wikipedia.org/wiki/Galvanosta
3. F. R. Byers, Care and Handling of CDs and DVDs, A Guide for Librarians and Archivists, Council on Library and Information Resources, Washington, DC, October 2003, http://www.clir.org/pubs/reports/pub121/pub121.pdf, accessed 12/2/13
4. Honeychurch, K. and C. Maynard (2015). Amperometric determination of Hydrogen Peroxide at a Silver Electrode Fabricated from a Recycled Compact disc.Advances in Analytical Chemistry 2015, 5(2): 25-30 DOI: 10.5923/j.aac.20150502.01