خلية ويستون

خلية ويستون، أو خلية ويستون القياسية، هي خلية كيميائية رطبة تُنتج جهدًا عالي الاستقرار، ما يجعلها مناسبة كمعيار مختبري لمعايرة الفولتميترات . اخترعها إدوارد ويستون عام 1893، واعتُمدت كمعيار دولي للقوة الدافعة الكهربائية من عام 1911 حتى حل محلها معيار جوزيفسون للجهد عام 1990.

يتكون المصعد من مزيج من الكادميوم والزئبق ، بينما يتكون المهبط من الزئبق النقي، ويوضع فوقه معجون من كبريتات الزئبقوز والزئبق. أما الإلكتروليت فهو محلول مشبع من كبريتات الكادميوم ، والمزيل للاستقطاب هو معجون من كبريتات الزئبقوز.

كما هو موضح في الرسم التوضيحي، تُوضع الخلية في وعاء زجاجي على شكل حرف H، حيث يحتوي أحد طرفيه على ملغم الكادميوم، والطرف الآخر على الزئبق النقي. وتُجرى التوصيلات الكهربائية بين ملغم الكادميوم والزئبق بواسطة أسلاك من البلاتين ملحومة عبر الأطراف السفلية للطرفين.

تفاعل المصعد

Cd(s) → Cd ²⁺ (aq) + 2e ⁻

تفاعل الكاثود

(Hg ⁺ ) ₂ SO ²⁻ ₄ (s) + 2e ⁻ → 2Hg(l) + SO ²⁻ ₄ (aq)

يجب تطبيق الخلايا المرجعية بطريقة لا تسمح بسحب أي تيار منها.

كان التصميم الأصلي عبارة عن خلية كادميوم مشبعة تنتج1.018 638 فولت  كمرجع، وكان يتميز بمعامل درجة حرارة أقل من خلية كلارك المستخدمة سابقًا . ^{[ 1 ]}

من أهم مزايا خلية ويستون العادية هو تغير قوتها الدافعة الكهربائية بشكل طفيف مع تغير درجة الحرارة. عند أي درجة حرارة t بين0  درجة مئوية و40  درجة مئوية ،

E _t /V = E ₂₀ /V −0.000 0406 ( t /°C − 20) −0.000 000 95 ( t /°C − 20) ² +0.000 000 01 ( t /°C − 20) ³ .

تم اعتماد صيغة درجة الحرارة هذه من قبل مؤتمر لندن عام 1908. ^{[ 2 ]}

يمكن تقليل معامل درجة الحرارة بالتحول إلى تصميم غير مشبع، وهو النوع السائد اليوم. مع ذلك، ينخفض ​​خرج الخلية غير المشبعة بنحو 80 ميكروفولت سنويًا، ويتم تعويض ذلك بمعايرة دورية باستخدام خلية مشبعة.

• قائمة أنواع البطاريات

• الكهرباء العملية من تأليف دبليو إي أيرتون وتي ماثر، نشرتها شركة كاسيل وشركاه، لندن، 1911، الصفحات 198-203
• براءة الاختراع الأمريكية رقم 494,827 ، " الخلية الفولتية "
• الخلايا القياسية، وبنيتها وصيانتها وخصائصها بقلم والتر ج. هامر، دراسة مكتب المعايير الوطني رقم 84، 15 يناير 1965.

• خلايا قياسية لتحديد المجالات الكهرومغناطيسية ( مؤرشفة بتاريخ 7 أغسطس 2011 في أرشيف الإنترنت)
• بطاريات ذات أغراض خاصة