2. القسم 9 - 1
مدخل إلى الكيمياء الكهربائية
مؤشرات الداء :
* يحدد أجزاء الخلية الكهروكيميائية ووظائفها .
* يكتب التفاعلت النصفية الحادثة عند كل من
الونود والكاثود .
3. الكيمياء الكهربائية
فرع الكيمياء الذي يتعامل مع تطبيقا ت تفاعل ت
السكسدة - اختزال المرتبطة بالكهرباء
التيار الكهربائي
سيل من اللكتروونات يتحرك خارج البطارية
من القطب السالب ونحو القطب الموجب .
7. الخليا الكهروكيميائية
ادرس الشكلين التاليين ثم اجب عن السئلة التالية :
ونعم هل المادتان المتفاعلتان متصلتان ؟
تزداد ماذا يحدث لدرجة حرارة المحلول ؟
ما اسم الراسب الحمر ؟
النحاس لوح خارصين
4CuSO
Cu
بعد في البداية
8. علل: عند وضع لوح من الخارصين في محلول
كبريتات النحاس ) (IIفترة مناسبة يترسب
طبقة بنية حمراء على اللوح وتقل شدة لون
المحلول الرزرق .
Zn Zn
2 Cu
+
Zn +
2Cu
+
2Cu
بعد فترة في البداية
9. تحدث عملية أكسدة للخارصين وينتج كاتيوونات الخارصين
Zn -Zn 2+ + 2e ) عديمة اللون (
بينما تحدث عملية اختزال لكاتيوونات النحاس ) ( IIذات
اللون الرزرق فتقل شدة اللون الرزرق ويترسب طبقة من
-Cu2+ + 2 e النحاس ) بنية حمراء ( Cu
Zn Zn
+
Zn Cu
2 +
2Cu
+
2Cu
بعد فترة في البداية
10. ماذا يحدث عند اتصال المادتين المتفاعلتين؟
يصاحب اونتقال اللكتروونات طاقة حرارية.
ماذا يحدث عند فصل المادتين المتفاعلتين؟
يصاحب اونتقال اللكتروونات طاقة كهربائية بدل
الحرارة .
11. مم تتكون الخلية الجلفاونية ؟
قنطرة ملحية
قطب
قطب
إلكتروليت إلكتروليت
نصف خلية نصف خلية
12. القطب : موصل يستخدم لعمل
اتصال سكهربائي مع جزء غير فلزي
) أيوني ( في الدارة مثل إلكتروليت .
نصف الخلية : القطب المنفرد
المغمور في محلول يحتوي على
أيوناته .
13. الخلية الجلفاونية
0.0
Zn Cu
Zn +2 Cu 2+
هل يمر التيار الكهربائي ؟
ولماذا ؟
14. - النود : القطب الذي تحدث عنده
عملية السكسدة .
- الكاثود : القطب الذي تحدث
عنده عملية الختزال .
15. ما دور القنطرة الملحية) أو الحاجز
المسامي ( ؟
حفظ التوارزن اليووني بين ونصفي
الخلية حيث يسمح بحركة الشحنة
باونتقال اليوونات من ونصف لخر .
16. ترميزها الخلية الكاملة :
يمكن التعبير عن تركيب الخلية الكهروسكيميائية
بالترميز التالي من اليسار إلى اليمين :
قطب محلول محلول قطب
النود النود الكاثود الكاثود
الطرف اليسر الطرف اليمن
أكســــــــدة اختــــــــزال
: يشير إلى القنطرة الملحية .
24. الخليا الفولتية أو الجلفاونية القسم 9 – 2
مؤشرات الداء :
* يصف عمل الخليا الفولتية بما فيها الخليا
الجافة ، بطارية السيارة ،خليا الوقود .
* يحدد الظروف التي تؤدي على التآكل وطرق
منعه .
* يصف العلقة بين الجهد والحركة .
* يحسب جهد الخلية من جهود القطب القياسية .
25. الخلية الفولتية أو الجلفاونية
تتكون من قطبين مصنوعين من فلزين مختلفين
مغمورين في إلكتروليت، تستخدم لتحويل الطاقة
الكيميائية إلى كهربائية.
تسمى خلية خارصين – ونحاس خلية
خلية داونييل
30. تتحرك اللكتروونات في الدائرة الخارجية
من الونود)-( إلى الكاثود )+( أي من
الخارصين إلى النحاس.
سكيف يتم معادلة الزيادة والنقص في ترسكيز
اليونا ت في الخلية الجلفانية ؟
بانتقال اليونا ت من القنطرة الملحية إلى
المحلولين
31. في خلية Zn/Cuتنتقل أيونا ت الكبريتا ت من
القنطرة الملحية إلى نصف خلية الخارصين بينما
أيونا ت البوتاسيوم إلى نصف خلية النحاس .
في الخليةالفولتية تنتقل النيونا ت )السالبة(
في القنطرة الملحية إلى النود بينما
الكاتيونا ت ) الموجبة ( إلى الكاثود .
39. استخداماتها :-
* جهاز تشغيل الرقراص المدمجة المحمول .
* الجهزة اللكتروونية الصغيرة .
فسر :- ل تحوي البطارايات القلواية مساق كربون ؟
حتى تكون أصغر حجما .
ً
40. البطارايات القلواية )الخلية
القلواية الجافة( النود هو :
معجون خارصين وهيدروكسيد بوتامسيوم
Zn + 2OH -
Zn(OH)2+ 2e -
تفاعل الكاثود هو نفسه في خلية خارصين-
كربون الجافة .
42. بطاراية الزئبق
تفاعل النود هو نفسه في الخلية القلواية
الجافة .
الكاثود هو :
- -
2HgO + H2O +2e Hg +2OH
43. 2H2 , O خلايا الوقود
خلايا فولتية ايتم فيها تزوايد المتفاعلت بامستمرار
بينما تتم إزالة النواتج بشكل متواصل.
تعمل من حيث المبدأ إلى البد بتحوايل الطاقة
الكيميائية إلى طاقة كهربائية .
54. الحمااية الكاثوداية :
حمااية الفلز بوصله مع فلز آخر ايتأكسد
بسهولة أكبر منه .
النود المتآكل :
الفلز المستخدم في الحمااية الكاثوداية والذي
ايتأكسد بسهولة أكبر .
56. ايستخدم مبدأ الجلفنة في حمااية :
1- خطوط النابيب المدفونة تحت الرض
2- الخزانات المصنوعة من الحدايد .
3- هياكل السفن المصنوعة من الحدايد .
ويتم ذلك بتوصيلها بأوتاد من
الخارصين أو الماغنيسيوم .
72. لكن ميل كاتيونات النحاس للتختزال أكبر من ميل
كاتيونات الهيدروجين .
وتكون القوة التي تحرك اللكترونات في الدائرة
الخارجية ) الجهد الكهربائي ( تساوي الفرق بين
الميلين ، أي الفرق بين جهدي اتختزال القطبين ، أي
أن :
جهد الخلية = E
جهد اختزال النحاس ـــ جهد اختزال الهيدروجين
73. وتحدث عند قطب النحاس عملية اتختزال :
+2
-Cu + 2 e Cu
ويكون هذا القطب هو الكاثود في هذه الخلية
كما تحدث عند قطب الهيدروجين عملية
+ أكسدة : -
2H 2H + 2e
ويكون هذا القطب هو النود في هذه الخلية
74. وبالتالي تكون
ــــ جهد اختزال جهد اختزال
= تخلية E الكاثود النود
وقد وجد عمليا أن جهد هذه الخلية = 43.0 فولت
ً
وهي تدل على قيمة جهد التختزال القياسي للنحاس ،
لماذا ؟
لن كاتيونات النحاس اتختزلت فيها .
75. جهد الكسدة = ــ جهد الختزال للقطب
Cu + 2e
+2 -
Cu
س - إذا كان جهد تفاعل
الختزال = 43.0 فولت
Cu -Cu2+ + 2e فما جهد تفاعل الكسدة ؟
لحظ أن تفاعل الكسدة عكس تفاعل الختزال تماما ،
لذلك تكون قيمة جهد تفاعل الكسدة تساوي عدديا قيمة
جهد تفاعل الختزال ولكن تخالف في الاشارة .
43.0 -V وعليه يكون جهد تفاعل الكسدة =
83. ملحظات حول جهود الختزال
القياسية
1- قيم جهود الختزال للتفاعل ت النصفية
التي تحت الهيدروجين سالبة
والتي فوقه موجبة .
2- تكون عملية الختزال للكاتيون أسهل كلما
كان جهد اختزاله أعلى .
84. 3- عند تكوين خلية جلفانية من فلزين يكون
في السلسلة في السفل النود هو الفلز
أي الذي جهد اتختزاله أقل
والكاثود هو الفلز في العلى أي الذي جهد
اتختزاله أعلى
4- تزداد القوة المحركة الكهربائية للخلية
الفلزان في السلسلة . الجلفانية كلما تباعد
87. تطبيقا ت على الخليا الجلفانية
مثال ) 1 ( إذا كان جهد الختزال القياسي لكل من كاتيونا ت
الخارصين والنحاس يساوي )67.0-( , ) + 43.0+ ( فولت
على التوالي احسب جهد الخلية الفولتية .
الحل : -
∵ جهد اختزال النحاس أعلى من جهد اختزال الخارصين
∴ قطب النحاس يكون الكاثود وقطب الخارصين يكون النود
0 0 0
= خلية E كاثود E - آنود E
0
= خلية E ) 67.0- ( - ) 43.0+(
0
= خلية E + 1.10 V
88. مثال ) 2 ( إذا علمت أن الماغنيسيوم يقع تحت
الرصاص في جدول جهود الختزال وأن جهد
اختزال الماغنيسيوم = )-73.2( فولت وأن القوة
المحركة الكهربائية للخلية المكونة منهما = 42.2
فولت والمطلوب : 1- اكتب المعادلة النهائية للتفاعل
2- احسب جهد اختزال الرصاص
الحل :
الماغنيسيوم يقع أسفل الرصاص
فيكون قطب الماغنيسيوم هو النود
وقطب الرصاص هو الكاثود
89. لذا تحدث عملية الختزال عند قطب الرصاص
وعملية الكسدة عند قطب الماغنيسيوم
Mg -
أكسدة Mg2+ + 2e
Pb2+ + 2e
-
Pb اختزال
Mg +
+2Pb +
+ 2Mg المعادلة
Pb
النهائية
91. مثال ) 3 ( خلية جلفانية رمزها الصطلحي
والمطلوب : Al +Al3 +Ag Ag
أ- رسم الخلية الجلفانية كاملة البيانا ت موضحا
اتجاه حركة اللكترونا ت في الدائرة الخارجية
ب- كتابة التفاعل ت النصفية عند كل من
النود والكاثود والمعادلة النهائية .
جـ - حساب قيمة جهد اختزال الفضة .
علما بأن جهد اختزال اللومنيوم ) - 66.1 (
فولت والقوة المحركة الكهربائية للخلية =
94. سؤال : ) دور ثاني – 1002 م (
V تأمل الرسم المقابل جيدا ثم
ً
أجب عن السئلة التالية :
1- ما نوع الخلية التي يمثلها
لوح لوح جلفانية
الرسم ؟ ..........................
ماغنيسيو نحاس
- 2- اكتب البيانا ت المشار
e )1(
قنطرة
000
إليها ذا ت الرقام من ) 1 ( إلى
ملحية )3(.
3- ما القطب الذي يمثله لوح
كاثود
( محلول
)3 ) 2 (محلول النحاس ؟ ........................
000000 2+ Mg
أيونات
+
000000
أيونات 2Cu
4- ماذا تتوقع مع استمرار عمل الخلية لكل من : - *
كتلة لوح الماغنيسيوم ؟ .............................
تقل
يقل
* تركيز المادة رقم ) 2 ( ؟.............................
5- احسب القوة المحركة الكهربائية للخلية علما بأن جهود الختزال لكل من كاتيونا ت
النحاس والماغنيسيوم هي ) + 43.0 ( , ) - 73.2 ( فولت على الترتيب .
) 17.2 فولت (
95. أسئلة غير محلولة
س1 : التفاعل التالي يحدث في خلية جلفانية :
2 +Cu2 + Hوالمطلوب : +Cu + 2H
أ- رسم الخلية كاملة البيانا ت وتحديد اتجاه حركة
اللكترونا ت في الدائرة الخارجية .
ب- كتابة معادلة التفاعل
الذي يحدث عند كل من النود والكاثود .
ج- كتابة الرمز الصطلحي للخلية .
د - حساب القوة المحركة الكهربائية للخلية
علما بأن جهد اختزال النحاس = + 732.0
96. س2: خلية جلفانية رمزها الصطلحي
Mg Mg2 +Ni2 Ni
فإذا علمت أن جهد الختزال : الماغنيسيوم
= - 63.2 ,النيكل = -52.0 فولت
والمطلوب :- كتابة معادلة التفاعل الذي يحدث
عند كل من النود والكاثود ب - حساب القوة
المحركة الكهربائية للخلية
97. س3: التفاعل التالي يحدث في خلية جلفانية
+Cu+ 2Ag والمطلوب : Cu2+ +2Ag
. aرسم الخلية كاملة البيانا ت .
. bتحديد اتجاه حركة اللكترونا ت في الدائرة الخارجية
. cكتابة معادلة التفاعل الذي يحدث عند كل من النود
والكاثود
د - حساب جهداختزال الفضة علما بأن القوة
المحركة الكهربائية للخلية = 64.0 فولت وجهد
اختزال النحاس = + 43.0 فولت
98. س3: التفاعل التالي يحدث في خلية جلفانية
+Cu+ 2Ag والمطلوب :Cu2+ +2Ag
أ- رسم الخلية كاملة البيانا ت .
ب-تحديد اتجاه حركة اللكترونا ت في الدائرة الخارجية
ج-كتابة معادلة التفاعل الذي يحدث عند كل من النود
والكاثود .
د - حساب جهد اختزال الفضة علما بأن القوة
المحركة الكهربائية للخلية = 64.0 فولت وجهد
اختزال النحاس = +43.0فولت
99. س4 : إذا علمت أن الماغنيسيوم يقع تحت
النيكل في جدول جهود الختزال وأن القوة
المحركة الكهربائية للخلية المكونة منهما في
الظروف القياسية = 11.2 فولت والمطلوب
. aرسم الخلية كاملة البيانا ت .
ب- حساب جهد اختزال الماغنيسيوم علما
بأن حهد أكسدة النيكل = + 52.0 فولت
100. س5: إذا علمت أن الحديد يقع فوق
اللومنيوم في جدول جهود الختزال وأن
القوة المحركة الكهربائية للخلية المكونة
منهما = ) 22.1( فولت ,احسب جهد
اختزال الحديد إذا علمت أن جهد اختزال
اللومنيوم = )-66.1( فولت .
102. القسم 9 - 3
الخليا اللكتروليتية
مؤاشرا ت الداء :
*يقارن بين الخليا اللكتروليتية والخليا الفولتية
* يصف عملية التحليل الكهربائي في تفكك الماء
وفي إنتاج الفلزا ت .
* يفسر عملية الطلء الكهربائي .
* يصف العملية الكيميائية التي تحدث في الخلية
القابلة لعادة الشحن .
109. خلل تفرايغ المركم الرصاصي
النود هو : الرصاص
معادلة التفاعل عند النود :-
+24Pb -SO -PbSO4 + 2e
الكاثود هو : ثاني أكسيد الرصاص
معادلة التفاعل عند الكاثود :-
-
PbO2 + 4H+ +SO42- +2e PbSO4 +2H2O
2 فولت القوة المحركة الكهربائية للمركم =
110. ما مجموع القوة المحركة لبطارية السيارة ؟ 21 فولت
لماذا ؟
لن بطارية السيارة تتكون من ) 6 ( مراكم موصولة على
التوالي ، القوة المحركة الكهربائية للمركم = 2 فولت
خلل تفريغ المركم :
1- تتغطى اللواح بطبقة من كبريتات الرصاص ) ( II
بسبب أكسدة الرصاص واختزال ثاني أكسيد الرصاص
2- يقل تركيز ) كثافة ( الحمض .
3- تضعف القوة المحركة الكهربائية للمركم
113. يتم شحن المركم ) البطارية ( بتيار كهربائي
من مصدر خارجي .
خلل عملية الشحن :
تنعكس التفاعلت السابقة في عملية التفريغ
1- تتحول كبريتات الرصاص ) ( IIإلى رصاص
و ثاني أكسيد الرصاص ) أكسيد الرصاص ) ( IV
2- يزداد تركيز ) كثافة ( الحمض ليعود إلى
ما كان عليه أصل .
. ً