الكهـربـائيـــــــــة الكيميـــــــاء

الكهربائية األكسدة: الكيمياء تفاعالت تطبيقات مع يتعامل الذي الكيمياء فرع. بالكهرباء المرتبطة اختزال

: الكهربائي التوصيل السلك- : .1نوعا عبر االلكترونات حركة اإللكتروني التوصيلوالقنطرة- .2 المحلول االيونات حركة أي األيوني التوصيل

متصلتين* المادتان كانت إذا يحدث ؟ ماذا مباشر بشكلوبالتالي حرارة صورة على للطاقة انتقال ذلك ويصاحب اإللكترونات ترتفعتنتقل

حرارة تيار المحلول درجة ينتج كهربائي .وال

( - اتصال مباشر؟IIماذا يحدث عند وضع ساق من الخارصين في محلول كبريتات نحاس )* المحلول- 1 حرارة درجة األزرق- 2ترتفع اللون شدة تقلمحمر- 3 بني راسب الخارصين- .4ينتج ساق كتلة تقل

( فسر : عند وضع ساق من الخارصين في محلول كبريتات نحاسIIتقل شدة اللون : ) األزرق -وينتج راسب بني محمر - وتقل كتلة ساق الخارصين .

الخارصين ساق من جزء ويتآكل خارصين كاتيونات إلى الخارصين ذرات تتأكسدكتلته فتقل

Zn Zn 2+ +2e- ) ( ) ( محمر بني راسب نحاس ذرات إلى أزرق لونها النحاس كاتيونات تختزل بينما

األزرق اللون شدة - Cu Cu2+ +2eوتقل( فسر: ال ينتج تيار كهربائي عند وضع ساق من الخارصين في محلول كبريتات نحاسII. )

بحاجز مفصولين وغير واحد وعاء في يحدثان واالختزال األكسدة تفاعلي ألنتنتقل وال االختزال إلى التأكسد من مباشرة اإللكترونات تنتقل وبالتالي مسامي

القطبين . بين خارجية دائرة في موصل عبر

الكهـروكــيـميـائيــة الخـاليـــا

المادتين عند ذلك ) ( فصل ويصاحب اإللكترونات تنتقل تختزل والتي تتأكسد التيكهرباء . صورة على للطاقة انتقال

ملحية . قنطرة أو مسامي حاجز بإستخدام ؟ المادتين فصل يتم كيف(القطب في : ) أيوني فلزي غير جزء مع كهربائي اتصال لعمل يستخدم موصل

الدائرة .الخلية إلكتروليتية : ) (نصف أيوناته على يحتوي محلول في المغمور المنفرد القطب

.1

األكسدة : .اآلنود عملية عنده تحدث الذي القطباألختزال : .الكاثود عملية عنده تحدث الذي القطب

الكهروكيميائية : ) Zn/Cuالخلية التفاعالت نفس تحدث دانييل خلية وتسمىالسابقة (

: -Zn Zn2+ + 2eأكسدة * تركيز - ويزداد الخارصين قطب كتلة . +Zn2تقل

Cu2+ + 2e- Cuاختزال * : النحاس - . قطب كتلة تزداد

النحاس - ) كاتيونات تركيز لنقص األزرق اللون شدة المحلول (+ Cu2تقل فيتتوازن * ) ( حتى األيونات بتبادل الملحية القنطرة أو المسامي الحاجز يسمح

المحلول . في األيونات حركة مع السلك عبر اإللكترونات حركةالخارجي ) ( . السلك عبر الكاثود إلى اآلنود من اإللكترونات تتحرك ـ

) ( الحاجز - عبر اآلنود إلى الكاثود من اآلنيونات السالبة األيونات تتحركالمسامي .

الحاجز - ) ( عبر الكاثود إلى اآلنود من الكاتيونات الموجبة األيونات تتحركالمسامي .

؟ * الملحية القنطرة أو المسامي الحاجز دور ماالخلية في ً ضروريا الملحية القنطرة أو المسامي الحاجز استخدام يكون لماذا أو

؟ الكهروكيميائيةعلى الشحنة تتجمع ال بحيث ، الخلية نصفي بين األيوني التوازن على للمحافظة

الدائرة . وغلق ، األيونات بمرور وتسمح ، األوان قبل التفاعل ويتوقف ، األقطاب

الكهروكيميائية* : الخاليا أنواعجلفانية 1 أو فولتية خاليا تحليلية .2ـ أو إلكتروليتية خاليا ـ

: ) للخلية- ) االصطالحي الرمز الكهروكيميائية الخلية ترميزالكاثود الكاثود /قطب اآلنود //محلول األنود / محلول قطب

2

الملحية . ترميز يمثل// القنطرة أو المسامي الحاجزالتالي* : التفاعل فيها يحدث التي الخلية ترميز اكتب

1- Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu 2- 2 Al + 3Fe2+ 2Al3+ + 3 Fe

/ +Zn / Zn2+ // Cu2+ / Cu 2- Al / Al3+ // Fe2- 1اإلجابة : Fe

التبرير :- مع ً علميا المنسجم غير البديل ما

Mg / Mg2+ // Ag+ / Ag Al / Al3+ // Fe2+ / Fe Zn / Zn2+ // Cu2+ / Cu Cu2+ / Cu // Ag+ / Ag

الباقي : Cu2+ / Cu// Ag+ / Agالبديل : مثل فولتية خلية ترميز تمثل ال التبرير

رمزها * كهروكيميائية والمطلوب :Mg / Mg2+ //Cd2+ / Cdخليةالرسم- . على اإللكترونات حركة وتوضيح البيانات كاملة الخلية رسم

عند- : التفاعل معادلة كتابة -Mg Mg2+ + 2eاآلنود :

Cd2+ + 2e- Cdالكاثود : الكلي : Mg + Cd2+ Mg2+ +Cdالتفاعل

ولماذا؟- ؟ الماغنسيوم قطب لكتلة يحدث ماذايتآكل ) ( يتأكسد المغنيسيوم ألن ، -Mg Mg2+ + 2eتقل

ولماذا؟- ؟ الكادميوم قطب لكتلة يحدث ماذاالكادميوم ذرات إلى تختزل الكادميوم كاتيونات ألن ، -Cd2+ + 2eتزداد

Cd ولماذا؟- ؟ الماغنسيوم كاتيونات لتركيز يحدث ماذا

الماغنسيوم يزداد كاتيونات إلى تتأكسد المغنيسيوم ذرات ألن ،Mg Mg2+ + 2e-

ولماذا؟- ؟ الكادميوم كاتيونات لتركيز يحدث ماذاالكادميوم ذرات إلى تختزل الكادميوم كاتيونات ألن ، -Cd2+ + 2eيقل

Cd

- اختزال؟- أكسدة تفاعل هي كهروكيميائية لخلية النهائية الكيميائية النتيجة هلإجابتك . فسر

األكسدة تفاعل ليكونا يتحدان القطبين عند يحدثان اللذان النصفيان التفاعالن ، نعمالنهائي– . اختزال

3

الفــولـتـيـة الخـاليــــالتحويل التلقائية اختزال ـ األكسدة تفاعالت تستخدم خاليا طاقة هي إلى ال كيميائية الطاقة

كهربائية .الفولتية : الخاليا أنواع

الجافة- 1 الفلزات- 2الخاليا الحديد) (تآكل الوقود- 3 صدأ خالياالتفريغ- .4 خالل الشحن إلعادة القابلة الخاليا

الجافة الخاليا أنواعالجافة- 1 ـ الكربون الخارصين القلوية- 2بطارية بطاريات- 3البطاريات

الزئبق .الماء : . تتضمن كيمياءها أن رغم االسم بهذا الجافة الخاليا تسمية فسر

التي الخاليا من أجف فهي وبالتالي إلكتروليت بصفة رطب معجون فيها يستخدمالمحاليل . تستخدم

الخليةالبطارية/

األنود الكاثود مادة اإللكتروليمادةت

خارصين-كربون

NH4Clكربونخارصين

المنجنيز خارصينالقلوية أكسيد KOHثاني، خارصينالزئبق ///Hgكربون

الوقود يحتوي خاليا مسامي جرافيتفلزي حفاز

يحتوي مسامي جرافيتفلزي حفاز

KOH

الحديد ///حديدحديدصدأ

الخليةالبطارية/

األنود عند الكاثود التفاعل عند االستخدامالتفاعل

خارصين-الجافة كربون

Zn Zn2+ + 2e-2MnO2 +H2O +2e-

Mn2O3 + 2OH-كهربائية مصابيح

يدوية

-Zn+2OHالقلوية

Zn)OH(2+2e-أعاله التفاعل تشغيل نفس جهاز

المدمجة – األقراصاإللكترونية األجهزةالصغيرة

أعاله الزئبق التفاعل -HgO+H2O+2eنفس

Hg +2OH-- السمع تقوية وسائل

- الحاسبة اآلالتالكاميرا فالش

الوقود الفضاء- -2H2+4OH- 4H2O+4e- O2 +2H2O + 4e- 4OHخاليا سفنالماء على للحصول

4

والكهرباءالحديد أعاله -2Fe 2Fe2+ + 4eصدأ التفاعل ////نفس

. - اإللكترونات نقل ؟ الجافة كربون خارصين في الكربون ساق دور ما ـالبيئة- : . تلوث الزئبق بطارية

- 1علل : كربون- خارصين خاليا من ً حجما أصغر القلوية البطارية تكون أن يمكنالجافة .

الكربون . ساق من خلوها بسبب

البطارية * و الجافة كربون ـ خارصين خلية بين اختالف ووجهي تشابه وجهي اكتبالقلوية .

كربون ـ خارصين القــلــويــــة خلية البطــــــاريةكربون ساق خلية تحوي كالهما

فولتيةساق تحوي ال

كربون اإللكتروليت :

NH4Clفيهما اآلنود

خارصينKOHاإللكتروليت :

الوقـــود :خـاليــــابالمتفاعالت تزويدها يتم حيث األبد إلى المبدأ حيث من تعمل أن يمكن فولتية خاليا

باستمرار . النواتج وإزالةواألكسجين : المتفاعالت وماء : .النواتجالهيدروجين كهرباء

األبد- 1 : ميزاتها إلى المبدأ حيث من تعمل أن شحن- 2يمكن إعادة إلى تحتاج ال 3 -ً بيئيا ً- 4آمنة جدا فعالة

النهائي التفاعل 2H2 + O2 2H2Oـوماء - كهربائية طاقة للحصول الفضاء سفن في ؟ الوقود خاليا تستخدم فيم ـ

السيارات . تشغيل؟* الجافة الخاليا عن الوقود خاليا تتميز بم

الوقود لألبد خاليا بشكل تعمل النواتج وإزالة باستمرار بالمتفاعالت تزويدها يتم إذو شحن متواصل إعادة إلى تحتاج ً ال بيئيا ً و وآمنة جدا .فعالة

. الكهرباء* توليد محطات في الوقود خاليا على تجارب العلماء يجري لماذاخاليا يجعل مما كهربائية طاقة إلى مباشرة الكيميائية الطاقة تحول الوقود خاليا

األحفوري الوقود أنواع احتراق من نظافة وأكثر الطاقة من أكبر مردود ذات الوقود

المحطات . فيوقود* . خلية وفي العادية الطاقة محطات في الطاقة توليد عملية بين قارن

5

الطاقة توليد محطة ذلك : في وبعد تفاعل خالل من حرارة شكل على الطاقة تطلقكهربائية . طاقة إلى الحرارة هذه الوقود تحول خاليا في الطاقة : أما تحول

كهربائية . طاقة إلى مباشرة الكيميائية

الصـــدأ ) ( التــآكلالحديد * الحديد : ) صدأ أكسيد إلى الحديد المائي ( .IIIتحول

( : الرطب* الهواء واالكسجين الماء هما عاملين توافر من بد ال الحديد صدأ لحدوث.)

الحديد- لتآكل العام التفاعل 4Fe +3O2 + x H2O 2Fe2O3 . x H2Oاكتبالماء - جزيئات عدد اختالف ؟ الحديد صدأ لون اختالف سبب . xما

الحديد صدأ خليةتركيز- : ) يكون الذي الحديد جزء حديد ً ( . O2اآلنود منخفضاتركيز - : ) يكون الذي الحديد جزء حديد ً ( .O2الكاثود مرتفعا

. الماء - : ملحية القنطرةاإللكترونات - : ) (. فيه تنتقل الحديد فلز السلك

الماء - : . في األيونات اإللكتروليتالحديد* : . صدأ حدوث فسر

التاليان : النصفيان التفاعالن فيها يحدث عديدة فولتية خاليا تتكون -2Fe 2Fe2+ + 4eاآلنود

-O2 + 2H2O + 4e- 4OH الكاثود أيونات يتحد +Fe2تنتقل حيث الكاثودي الموقع إلى الماء -OHمع +Fe2خالل

إلى Fe)OH(2ويتكون يتأكسد ( .Fe2O3.xH2Oالذي الصدأ ) التآكل * . عملية يسرعان عاملين - ارتفاع حمضية2- وجود األمالح الذائبة 1 اذكر

الوسط. : الوسط* حمضية ارتفاع أو الذائبة األمالح بوجود التآكل سرعة تزداد علل

بسبب زيادة وجود األيونات مما يسهل حركة اإللكترونات .الصدأ : منع طرق

المتآكل , . اآلنود ، للصدأ يقاوم بعنصر الطالء التشحيم ، الدهان؟ الجلفنة بالخارصين ما الفوالذ .تغليف

؟* الكاثودية الحماية ماأقل ) اختزال جهد له منه أكبر بسهولة يتأكسد آخر بفلز حمايتة المراد الفلز توصيل

. )؟ - المتآكل اآلنود .الفلز المستخدم في الحماية الكاثودية والذي يتأكسد بسهولة أكبرما

* . أكسدة ) ( : : : الأسهل الفلز الآنود ، حديد الكاثود ال كهروكيميائية الطرق الصدأ منع في: الآنود * : : ، حديد الكاثود الجلفنة الخارصين . في

الكاثودية - . للحماية أمثلة اذكر6

استبدال يتم حيث معدني سلك بواسطة الخارصين مع بوصلها النفط أنابيب حمايةالحاجة . دعت كلما الخارصين

-ناقش فوائد ومساوىء طرق منع التآكل ) آخر ) بفلز الطالء استخدم : التغليف وإذا الدهان، من بسهولة أفضل يتأكسد فلز

. أما المغلف الفلز قبل الفلز يتفاعل المتآكل فسوف في اآلنود استخدامه ففائدتهعندما استبدال إلى يحتاج ولكنه سبق ما استخدام يمكن ال حيث األرضية تحت البنى

يذوب . : - يوصل خط أنابيب النفط بخط موازٍ من الخارصين .1علل-

يتآكل وعندما الحديد قبل الخارصين يتأكسد حيث التآكل من لحمايتة. ) الكاثود) ( ) للحديد الكترونات يعطي آنود الخارصين

- لماذا يعد استخدام اآلنود المتآكل وسيلة لمنع التآكل ؟2الفلز لهذا إلكترونات يعطي فهو ، حمايته المراد الفلز من أكبر بسهولة يتأكسد ألنه

يتأكسد . أن من فيمنعه- يعد التآكل خلية فولتية .) ظاهرة تآكل الفلزات (3

وتتحرك – مختلفة مواقع في ً تلقائيا النصفية اختزال األكسدة تفاعالت حدوث بسببويعمل الماء في األيونات اإللكتروليت بينما آلخر نصف من الفلز خالل اإللكترونات

ملحية . كقنطرة الماء- يحمي الطالء بالخارصين الفوالذ من التآكل .4

الحديد يتأكسد ان قبل ويتفاعل الحديد من أكبر بسهولة الخارصين يتأكسد -) الفولتية ) الكهربائي على : الجهد الدافعة القوة أو اإللكترونات سحب قوة

اإللكترونات . شحنة: .الفولت- وحدة لكل الكامنة الطاقة

الكهربائي- اإللكترونات: .التيار حركةاألختزال- خلية : جهد في لالختزال نصفي كتفاعل للحدوث النصفي التفاعل ميل

كهروكيميائية .األكسدة- خلية : جهد في لألكسدة نصفي كتفاعل للحدوث النصفي التفاعل ميل

كهروكيميائية .القطب- ومحلوله: .جهد القطب بين الجهد في الفرق

مباشرة- . بمفرده قطب جهد قياس يمكن ال عللدائرة ليكونا والكاثود اآلنود بين التوصيل تم إذا إال يحدث ال اإللكترونات انتقال ألن

كاملة .القياسي : - الهيدروجين قطب القياسية األقطاب أشهر .SHEمن

القياسي بدقة: .القطب جهده معلوم قطب هو؟ - القياسي الهيدروجين قطب يتركب مم

7

حمضي محلول في يغمر البالتين من غاز 1Mقطب المحلول بهذا ويحيطضغط تحت حرارة 1atmالهيدروجين درجة .C 250وعند

صفر * = . القياسي الهيدروجين قطب جهدالهيدروجين * : لقطب جهد = علل V 0.00القياسي

القيمة فاختيرت مباشرة القطب جهد قياس يمكن ال لقطب 0.00ألنهاألخرى . الهيدروجين األقطاب جهد قياس أجل من القياسي

الهيدروجين* : قطب عند 2H+ +2e- H2 التفاعل

القياسي ) * القطب قطب : ( E 0 جهد إلى بالنسبة المقيس الخلية نصف جهد

القياسية . الشروط تحت القياسي الهيدروجيناإلختزال* = - جهد للقطب األكسدة جهد

الخارصين * = )+ أكسدة جهد ؟ ( )V 0.76فمثال الخارصين اختزال جهد يكون فكم - 0.76 V )

عبر* الجهد فرق فإن الخارصين قطب مع القياسي الهيدروجين قطب توصيل عند

- ( يبلغ خارصين ـ هيدروجين أن ( V 0.76خلية على تدل السالبة واإلشارة( ) الهيدروجين ) قطب إلى آنود يتأكسد حيث الخارصين قطب من تتدفق اإللكترونات

أيوناته( . تُختزل حيث كاثودعبر* الجهد فرق فإن النحاس قطب مع القياسي الهيدروجين قطب توصيل عند

نحاس + ـ هيدروجين النحاس V 0.34خلية أيونات أن على تدل الموجبة واإلشارةCu+2. ) ( ) ( آنود الهيدروجين قطب و كاثود النحاس قطب أكبر بسهوله تُختزل

الخلية ) جهد ( : E 0 حسابالخلية - = جهد الكاثود اختزال جهد اآلنود اختزال جهد

E0 E0 = خلية

E0 - كاثود آنود

الخلية ) E0جهد

خلية(الخلية نوعنوع

التفاعلتلقائيفولتيةموجبتلقائي إلكتروليتيةسالب غير

اختزال ) جهد في األقل هو مختزل عامل أقوى ( .Liـاختزال - ) جهد في األكبر هو مؤكسد عامل ( .F2أقوى

الفولتية الخلية الكاثود :- .في يكون أكبر اختزال جهد له الذي القطبله - الذي الآنود القطب يكون أقل اختزال .جهد

8

فولتية- ) الخلية جهد قيمة تزداد السلسلة في بعضهما عن القطبان ابتعد كلما(الخلية ( E0 خلية )

: واآلخراألقل- اختزال جهد أعلى من قطبين بين خلية جهد أكبر على الحصول يمكناختزال . جهد

.بعض جهود االختزال موجب وبعضها سالب- 1علل* : أيونات من أكثر بسهولة تختزل التي المواد ألنواع ألنواع +Hالموجبة السالبة بينما

أيونات من ً اختزاال األقل .+Hالمواد؟ كيف تستدل على حدوث تفاعل كيميائي في الخلية الفولتية-

كتل – - - تغير المحلول لون تغير القطبين أحد عند غاز انبعاث كهربائية طاقة توليداألقطاب

الخلية* جهد قيمة وكذلك ً تلقائيا يحدث الذي النهائي الكهروكيميائي التفاعل حددقطبي : من تتكون التي

3+ Fe2+ / Fe / وH2 H + بأن ً المذكور = +E0علما الحديد V 0.77لقطبالحديد ) +E0الحل : ( V 0.77لقطب الهيدروجين ( لقطب منه (00V. 0أكبر

اختزال ) ( ) ( .) الكاثود هو والحديد أكسدة اآلنود هو الهيدروجين قطب فإن وبالتالي - تلقائي التفاعل ألن

فولتية ( خليةاآلنود 2H+ +2e- H2تفاعل

الكاثود ( -Fe2+ 2 ) Fe3+ + eتفاعل

النهائي + H2 + 2 Fe2+ 2H+ + 2 Fe3التفاعل

E0 آنود E0 - كاثود E0 =خلية

E0 0.77+ ( = 0.00 ( - ) 0.77+ = ) خلية V

حديد* قطب من مكونة فولتية محلول Feخلية - Fe)NO3(3في اختزاله) V 0.04جهدالفضة( محلول Agوقطب + AgNO3في إختزاله ) ( V 0.80جهد

والمطلوب :البيانات- . 1 كاملة الخلية واأليونات- 2رسم اإللكترونات حركة اتجاه تحديد

السالبة .للخلية- .3 النهائي والتفاعل والكاثود اآلنود عند التفاعل معادلة كتابةالخلية- . 4 جهد قطب- : 5احسب ، الحديد قطب من كل لكتلة يحدث ماذا

؟ الفضة؟- : 6 الفضة أيونات ، الحديد أيونات من كل لتركيز يحدث ماذا

ال* : أم ً تلقائيا التفاعل كان إذا حدد 1- Mg + Sn2+ Mg2+ + Sn

Mg+2= -2.37 ، Sn+2 = -0.14 ( : Vعلماً بأن جهد اختزال)9

االختزال جهد

H2

Fe

النشاط متوسطة فلزات

Mg , Al , Zn

المختزلة العوامل قوة زيادة

المؤكسدة العوامل قوة زيادة

+

0

-

والزئبق الثمينة الفلزاتPt ,Au ,Ag , Cu , Hg

النشاط قليلة فلزات

أن : التفاعل من يالحظ هو Mgالحل اآلنود فإن وبالتالي هو Mgيتاكسد Snوالكاثود E0

آنود E0 - كاثود E0 =خلية E0

2.23 ( = + 2.37- ( - ) 0.14- = ) خلية Vتلقائي التفاعل إذاً موجب الخلية جهد أن بما

2- Zn + Li+ Li + Zn2+ Li+= -3.04 ، Zn2+ = -0.76 ( : Vعلماً بأن جهد اختزال)

أن : التفاعل من يالحظ هو Znالحل اآلنود فإن وبالتالي هو Znيتأكسد Liوالكاثود E0

آنود E0 - كاثود E0 = خلية E0 2.28 ( = - 0.76- ( - ) 3.04- = ) خلية V

تلقائي . غير التفاعل إذاً سالب الخلية جهد أن بما

في وعاء من األلمنيوم علماً بأن جهد اختزال :Sn)NO3(2ال يمكن تخزين محلول - 1علل : Sn2+ = -0.14 V , Al3+ = - 1.66 V

اختزال جهد القصدير +Al3ألن أيونات وتختزل األلمنيوم يتأكسد وبالتالي أقلالقصدير . فيترسب

علماً بأن جهد اختزال :Al)NO3(3يمكن استخدام لوح من الخارصين لتحريك محلول - 2 Al3+ = - 1.66 V ، = - 0.76 V Zn+2

اختزال جهد أن حيث تفاعل حدوث لـِ + Al3لعدم منه .+Zn2أقل

الفقرات* ) عن أجب التالي الجدول في البيانات على ً تليه ( :4 – 1معتمدا التي أنصافالخاليا

Fe2+ / FeCr3+ / CrAg+ / AgAl3+ / Al

االختزال جهدV

-0.41-0.74+0.80-1.66

جهد - 1 أعلى لها فولتية خلية لتكوين استخدامهما يمكن اللذان العنصران ما؟ كهربائي

الفقرة- 2 في الواردة الفولتية الخلية في اإللكترونات حركة اتجاه .1ماوهيدروجين- .3 كروم قطبي من المكونة للخلية االصطالحي الرمز اكتبالفقرة- 4 في الواردة للخلية القطبين عند النصفية التفاعالت .3اكتب

+Ag 3- // H+ / H2 Cr / Cr3 إلى Ag 2- Al و Al -1اإلجابات : 2H+ + 2e- H2 الكاثود 3e- Cr3+ Cr- اآلنود +4

10

: مؤكسدة كعامل قوتها حسب ً تنازليا التالية األيونات رتبAg+Mg+2Cu2+Pb+2األيون

( االختزال جهدV)

+0.80-2.37+0.34-0.13

:) األقوى :) األضعف ) ( +Mg2ثم +Pb2ثم +Cu2ثم +Agالترتيب

نتائج* على التالي الجدول يحتويوالمطلوب : التجارب من مجموعة

؟- 1 مختزل كعامل األقوى الفلزات أيفولتية- 2 خلية لعمل استخدامهما يمكن فلزين اختر

أكبر لهاكهربائي . جهد

الفوالذ- 3 أنابيب تآكل لمنع يستخدم الفلزات أيالجلفنة؟ بطريقة

اختزال- 4 جهد أن علمت فما V 0.34يساوي +Cu2إذانحاس قطبي من المكونة الخلية جهد قيمة

؟ قياسيين وهيدروجين Mn 3- Zn 4- V 0.34 و Mn 2- Ag- 1اإلجابات :

اإللكتـــروليتيــــة :الخــاليــــا

كيميائية . طاقة إلى الكهربائية الطاقة تحول خاليا؟ اإللكتروليتية الخلية تتكون مم

بطارية . بقطبي موصولين إلكتروليت محلول في قطبين على يحتوي وعاء من

الفولتية* : والخلية اإللكتروليتية الخلية بين مقارنةالفولتية اإللكتروليتية الخلية الخلية

اآلنود موجبسالبإشارة11

تكونراسب

Cu2+ + Zn

تفاعل +2Ag + Cu2ال

تكونراسب

Zn2+ + Mn

تكونراسب

Fe2+ + Zn

تفاعل Cu + H2SO4ال

الكاثود سالبموجبإشارةتفاعل نوع

اآلنودأكسدةأكسدة

تفاعل نوعالكاثود

اختزالاختزال

تلقائيةالتفاعل

اختزال – أكسدةتلقائي

غير – اختزال أكسدةتلقائي

طاقة ) ( الطاقة تنتج مصدركهربائية

طاقة إلى تحتاجكهربائية

الطاقة كهربائية تحول إلى كيميائية كيميائية إلى كهربائيةالخلية سالبموجبجهد

اإللكتروليتية - . الخلية و الفولتية الخلية بين الشبه أوجه مااختزال- – 1 أكسدة تفاعالت فيهما يحدثوإلكتروليت- 2 وكاثود آنود على يحتوي كالهما

اإللكتروليتية- . الخلية و الفولتية الخلية بين االختالف أوجه ماالفولتية ( - الخلية ( من : - الطاقة تحول الكهربائية للطاقة تُنتج مصدر تلقائي تفاعل

كهربائية إلى كيميائيةاإللكتروليتية - الخلية - من : الطاقة تحول كهربائية طاقة إلى تحتاج تلقائي غير تفاعل

كيميائية إلى كهربائية

عن * وأجب المقابل الجدول ادرسالتالية : األسئلة

1؟ - كهربائي تحليل خلية يمثل الخاليا أي2

الخلية - في الكاثود يمثل الذي الفلز 1حدد؟

3الخليتين - في الخارصين قطب شحنة 2ما؟ 4 والخلية- 4 في البطارية من السالب بالقطب سيوصل الذي الفلز ؟ 5ما

Cu- 4- ) +( و) – ( بالترتيب Fe 3- 2 5 و 3- 1اإلجابات :

12

الرقم

للخلية

الخلية ترميز

1+0.35

Zn/ Zn2+ // Fe2+ /Fe

2+1.61

Mg/ Mg2+ // Zn2+ /Zn

3-0.18 Ni/ Ni2+ // Fe2+ /Fe4+

0.62Zn/ Zn2+ // Sn2+ /Sn

5-0.46 Ag/ Ag+ // Cu2+ /Cu

فضة لوح

تليه* : التي األسئلة عن وأجب التالي الجدول ادرس

الرقم

جهدالتفاعلالخلية

1 Cu +Pb2+ Cu2+ + Pb-0.48 V2 Ni +Zn2+ Ni2+ +Zn-0.53 V3 Ni +Cu2+ Ni2+ + Cu+0.57 V4 Mg+Ni2+ Mg2+ + Ni+2.14 V

؟- 1 إلكتروليتية خاليا يمثل الخاليا أي؟- 2 األقوى المؤكسد العامل يمثل األيونات أي؟ - 3 األضعف المختزل العامل يمثل الفلزات أيالنيكل- 4 أيونات بواسطة يتأكسد أن يمكن ً فلزا بأيونات +Ni2اختر يتأكسد وال

؟ +Mg2المغنيسيوم المخفف- : .5 الهيدروكلوريك حمض محلول مع النحاس تفاعل عدم فسر

Cu2+ 3- Cu 4- Zn- 2 ( 2 و 1- ) 1اإلجابات : - ألن عامل مختزل أضعف من الهيدروجين لذلك ال يمكنه أن يختزل أيوناته من مركباتها .5

الكهربــائـــــي : الطــالءعلى صلب فلز خاللها ويترسب فلزي أيون فيها يُختزل التي اإللكتروليتية العملية

معين . سطحالطالء * عملية :في؟ 1 طالؤها المراد المادة به توصل الذي القطب ما ـبها؟ 2 الطالء المراد المادة به توصل الذي القطب ما ـ

الخلية؟ ) ( 3 في اإللكتروليت نوع المحلول ما ـ؟- 4 اآلنود لكتلة يحدث ؟- 5ماذا الكاثود لكتلة يحدث ماذا

- أيونات المادة المراد)الفلز (3- الموجب)اآلنود( 2- السالب )الكاثود( 1اإلجابات :- تزداد 5- تقل 4الطالء بها

إلى* اآلنود من به الطالء المراد الفلز نقل يتم الطالء عملية فيالكاثود

والمطلوب* : الفضة من بطبقة جسم طالء خلية يبين المجاور الشكل؟- 1 الخلية نوع الفضة؟- 2ما لوح يوصل قطب ألي؟- 3 ولماذا ؟ الفضة لوح لكتلة يحدث ماذا؟- 4 ولماذا ؟ طالؤه المراد الجسم لكتلة يحدث ماذااآلنود- . 5 عند التفاعل معادلة اكتب

13

الجس

الكاثود- .6 عند التفاعل معادلة اكتب- تقل ، ألن ذرات الفضة تتأكسد3- اآلنود)+( 2- إلكتروليتية 1اإلجابات :

-Ag Ag+ + e- 5- تزداد ، ألن أيونات الفضة تُختزل 4

6 -Ag Ag+ + e-

الكهربائي* . الطالء صفباآلنود مرتبطة الطبقة وهذه الكاثود مادة على فلز من رقيقة طبقة ترسيب عملية

. المادة به تطلى الذي الفلز ملح هو إلكتروليت وجود في

الشحن : إلعادة القابلة الخالياإلكتروليتية . وخلية فولتية كخلية تعمل

السيارة : . بطارية مثالالسيارة بطارية وتنتج :- تركيب التوالي على موصولة خاليا ست من 12Vتتكون

.المصابيح- ... وإضاءة السيارة تشغيل بدء في تستخدم

رصاص- من خلية كل الرصاص pbتتكون أكسيد ثاني رصاص [ ) PbO2و IVأكسيدالكبريتيك]) حمض محلول في .H2SO4مغمورة

التفريغ - خالل االستخدام – عند السيارة تشغيل بدء فولتية: : عند كخلية تعملرصاص : الرصاص / : Pbاآلنود أكسيد ثاني PbO2الكاثود

الكبريتيك : حمض H2SO4اإللكتروليت

اآلنود عند -Pb + SO4 2- PbSO4 + 2eالتفاعل : للكاثود النصفي PbO2 + 4H++ SO4التفاعل

2- +2e- PbSO4 +2H2O Pb +PbO2 +2H2SO4 2PbSO4 +2H2O النهائي التفاعل

التفريغ : خاللالرصاص- ) 1 كبريتات من أبيض مسحوق األقطاب ( .IIيترسب علىتركيزه- ) ( .2 كثافته فتقل الكبريتيك حمض يستهلككهربائية- .3 إلى الكيميائية الطاقة فتتحول فولتية كخلية تعملالدينامو- ) ( .4 من تعويضها يتم المحركة القوة تقل

إلكتروليتية ) ( : كخلية تعمل الشحن أثناءالتفريغ ) ( . عكس العمليات وجميع النصفية التفاعالت تنعكس

لكلتا- 1علل* : واالختزال األكسدة كيمياء بجمع الشحن إلعادة القابلة الخلية تقومواإللكتروليتة . الفولتية الخليتين

14

الكيميائية الطاقة فتتحول ذاتية اختزال –أكسدة تفاعالت تحدث: التفريغ خالل . الفولتية الخلية يميز ما وهذا كهربائية طاقة إلى تفاعالت خالل كيميائية طاقة إلى الكهربائية الطاقة تتحول: الشحن إعادة عند

.اإللكتروليتة الخلية يميز ما وهذا اختزال –أكسدة2 ) البطارية- ) شحن إعادة اليمكن السيارة بطارية الرصاصي المركم بطارية في

غيرمحدود . بشكلً ألن مسحوق بشكل األقطاب على تتجمع التي( II) الرصاص كبريتات من قسما

. الشحن إلعادة كافية غير كمياتها وتصبح السيارة سير خالل يسقط

إلكتروليتية- .3 وخلية فولتية كخلية الشحن إلعادة القابلة البطارية تعمل عند إعادة الشحن تعمل كخلية إلكتروليتة وعند االستخدام تمد األجهزة بالطاقة فتعمل كخلية

فولتية .

؟- كيف ؟ الكبريتيك حمض كثافة بقياس البطارية تفريغ درجة تحديد يمكن هلنعم ، في الشحن يزداد تركيز الحمض فتزداد كثافته ، وفي التفريغ يحدث العكس .

الكهــربائـــي التحـليــلحدوث وتسبب ً سالبا فيها الخلية جهد يكون خلية عبر الكهربائي التيار إمرار عملية

واختزال . أكسدة تفاعل

أن* ) ( يجب تلقائي غير ً تفاعال تسبب التي الفولتية الخارجية الكهربائية الطاقةالتلقائي . الخلية تفاعل ينتجه الذي الجهد من أكبر تكون

الكهربائي :* التحليل على (خاليا إلكتروليتية ) أمثلة- التحليل الكهربائي للماء 3- إعادة شحن البطارية 2- الطالء الكهربائي 1- إنتاج األلومنيوم بالتحليل الكهربائي .5- تنقية الفلزات 4

؟- التبرير مع ً علميا المنسجم غير البديل ما - البطارية ، كربون خارصين بطارية ، السيارة بطارية ، الزئبق بطارية

القلوية .البديل : بطارية السيارة التبرير :ألنها قابلة إلعادة الشحن والباقي غير قابل .

للمـــــــــــــــــــاء الكهـــــربائــــــي التحـليـــل

اآلنود عند +H3Oو O2غاز الناتج

الكاثود عند -OHو H2غاز الناتج

اآلنود عند +6H2O 4e- + O2 + 4H3Oالتفاعل

الكاثود عند -4H2O +4e- 2H2 + 4OHالتفاعل

15

الناتجين الوقود O2و H2استخدام خاليا فيتحتاج أم تلقائية العملية هل

طاقة؟ إلىذلك . بر

، طاقة إلى وتحتاج ، تلقائية ليستألن

طاقة إلى تحتاج الماء تفكك عمليةتلقائية وليست

الماء قدرة من تحسن كيفعلى

الكهربائي؟ التوصيل

مثل قوي إلكتروليت من قليل بإضافة H2SO4 أوNaCl

النقي للبوكسيت الكهربائـي بالتحليـل األلمنيــوم إنتــاج

الطريقة هيرولت – اسم هولالبوكسيتالخام

والتيتانيوم الشوائب والسيلكون الحديد أكاسيد ، الخام بها يعالج التي المادة

والهدفالصوديوم من NaOHهيدروكسيد ،التنقية

الشوائباآلنود (مادة جرافيت ) كربونالكاثود فوالذمادة

اآلنود عند CO2الناتج

الكاثود عند ألمنيومالناتجالنهائي 2Al2O3 + 3C 3CO2 + 4Al التفاعل

؟ ولماذا ؟ اآلنود لمادة يحدث الكربون ماذا ألن ، دوري بشكل وتغير تتآكلغاز ويتصاعد الناتج األكسجين مع يتفاعل

CO2

الكريوليت عند Na3AlF6فائدة ينصهر حيث الطاقة 0C 970تقليلالبوكسيت فيه فيذوب

في الطريقة هذه استخدام سببدوبال مصنع

الطاقة توفر

: ) ( البوكسيت* خام من األلمنيوم أكسيد األلومينا فصلمع 1 يتفاعل وال األلومينا مع يتفاعل الذي الصوديوم بهيدروكسيد البوكسيت يعالج ـ

الشوائب .الصلبة- . 2 المركبات عن األلومينا تفصل

النقية- .3 األلومينا على للحصول ترسب

: اإلمارات- .1علل* بدولة األلومنيوم صناعة نجاحلتوفر الطاقة .

16

2. األلمنيوم- إلنتاج اإللكتروليتية الخلية في الماء استخدام يمكن ال يختزل الماء بسهولة أكبر من أيونات األلمنيوم ألن للماء جهد اختزال أكبر من أيونات

.األلمنيومالبوكسيت- .3 خام من استخراجه كلفة من أقل األلمنيوم تدوير إعادة كلفة

ألن استخراجه من البوكسيت يتم خالل التحليل الكهربائي وهذا يتطلب كمية كبيرة منالطاقة .

من* استخالصه عند لأللمنيوم تحدث التي العملية ؟ Al2O3ما - - - - اختزال د اتحاد ج تعادل ب أكسدة أ

مع* يتأكسد الذي الخارصين فلز على النحاس خام التنقية Cuيحتوي عملية خاللأيونات فإن ذلك مع ، أيونات +Zn2اإللكتروليتية تُختزل حين بعد فيما تُختزل +Cu2ال

لـ Cuإلى يمكن كيف ، النقي النحاس فلز على للحصول الكاثود يتأكسد Znعند أنً .Cuمع معا تُختزل ال أيوناتهما لكن

االختزال : Zn2+ + 2e- Zn E0 = -0.76 Vتفاعالت Cu2+ + 2e- Cu E0 = + 0.34 V

Zn ، ً تلقائيا إلى Cuيتأكسد فإن + V0.34يحتاج ذلك ومع يُختزل +Cu2ليتأكسديحتاج بينما ً الفولتية + V 0.76إلى +Zn2تلقائيا كانت إذا لذلك ، يُختزل لكي

من أقل أيونات V 0.76المبذولة تنقية +Cu2فإن عملية تتم وبالتالي ستُختزل فقطشكل على المحلول في الخارصين ويبقى فقط .+Zn2النحاس

17