العلوم الفيزيائية — الخلايا الكهروكيميائية: الخلايا الجلفانية والتحليل الكهربائي — السنة الثالثة ثانوي — بكالوريا — المنهاج الجزائري

الخلايا الكهروكيميائية: الخلايا الجلفانية والتحليل الكهربائي

الكيمياء الكهربائية هي دراسة العلاقة بين التفاعلات الكيميائية والتيار الكهربائي. هناك نوعان رئيسيان من الخلايا الكهروكيميائية: الخلايا الجلفانية والتحليل الكهربائي.

الخلايا الجلفانية (الفولتية)

تحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية تلقائياً. مثال: خلية دانيال.

المكونات: قطب الخارصين (Zn) مغمور في محلول ZnSO4، وقطب النحاس (Cu) مغمور في محلول CuSO4، مع جسر ملحي يربط المحلولين.

التفاعلات: عند المصعد: Zn → Zn2+ + 2e- (أكسدة)، عند المهبط: Cu2+ + 2e- → Cu (اختزال).

جهد الخلية

جهد الخلية القياسي (E°) = جهد الاختزال القياسي للمهبط – جهد الاختزال القياسي للمصعد. إذا كان E° أكبر من 0، التفاعل تلقائي.

التحليل الكهربائي

يستخدم الطاقة الكهربائية لإحداث تفاعل كيميائي غير تلقائي. مثال: تحليل الماء إلى هيدروجين وأكسجين.

تطبيقات: طلاء المعادن، تنقية النحاس، إنتاج الصوديوم والكلور.

قوانين فاراداي

القانون الأول: كمية المادة المترسبة تتناسب طرداً مع كمية الكهرباء المارة.

القانون الثاني: كتل المواد المختلفة المترسبة بنفس كمية الكهرباء تتناسب مع مكافئاتها الكهروكيميائية.

تمارين

التمرين 1: احسب جهد خلية دانيال القياسي إذا علمت أن E°(Cu2+/Cu) = +0.34 V و E°(Zn2+/Zn) = -0.76 V.

التمرين 2: اشرح الفرق بين الخلية الجلفانية والتحليل الكهربائي.

للمزيد، راجع درس تفاعلات الأكسدة والاختزال ودرس التفاعلات الكيميائية.