الكيماء الكهربائية

الكيمياء الكهربائية

راجح : إعدادشعبان

الثا نيعشر الصفالعلمي

9الفصل

الكيمياء إلى مدخلالكهربائية

- 9القسم 1

مؤشرات األداء :

الخلية* أجزاء يحددووظائفها . الكهروكيميائيةالنصفية* التفاعالت يكتباآلنود من كل عند الحادثة

والكاثود .

الكهربائية الكيمياءمع يتعامل الذي الكيمياء فرعاألكسدة - تفاعالت تطبيقات

بالكهرباء المرتبطة اختزالالتيار

الكهربائي

يتحرك اإللكترونات من سيلالقطب من البطارية خارج

الموجب . القطب نحو السالب

+

+ +++

++++

+++

األيونات +الموجبة

ـــ

اإللكترونات

التوصيل الكهربائي

توصيل إلكتروني

توصيل أيوني سببه :

الحرة اإللكتروناتاأليونات : سببه

الحرةموصالت

إلكترونية موصالت

أيونية الفلزات

ومصاهيرهامحاليل

ومصاهيراإللكتروليتات عنصر

الفلز) (

مركبات أيونية) (

الخاليا الكهروكيميائية

الخاليا الكهروكيميائية

في البداية

بعد

عن اجب ثم التاليين الشكلين ادرسالتالية : األسئلة

CuSO4

لوح خارصين

المادتان هل؟ متصلتان المتفاعلتان

نعم

حرارة لدرجة يحدث ماذا؟ المحلول

تزداد

الراسب اسم ما؟ النحااألحمر

س

Cu

من علل: لوح وضع عندكبريتات محلول في الخارصين

مناسبة (II) النحاس فترةعلى حمراء بنية طبقة يترسبالمحلول لون شدة وتقل اللوح

األزرق .

Cu2+

Zn

في البداية

Cu2+ Cu

Zn

Zn2+

بعد فترة

وينتج للخارصين أكسدة عملية تحدثالخارصين اللون ) (كاتيونات عديمة

في البداية

بعد فترة

Cu2+ Cu2+ Cu

Zn

Zn2+

لكاتيونات اختزال عملية تحدث بينمافتقل (II) النحاس األزرق اللون ذات

من طبقة ويترسب األزرق اللون شدةحمراء ) ( بنية النحاس

Zn Zn 2+ + 2e-

Cu2+ + 2 e- Cu

Zn

المادتين اتصال عند يحدث ماذاالمتفاعلتين؟

اإللكترونات انتقال طاقة يصاحب.حرارية

المادتين فصل عند يحدث ماذاالمتفاعلتين؟

اإللكترونات انتقال طاقة يصاحبالحرارة .كهربائية بدل

تتكون الخلية مم؟ الجلفانية

قطب

نصف خلية

نصف خلية

قطب

إلكتروليت

إلكتروليت

قنطرة ملحية

موصل: القطب اتصال لعمل يستخدمغير جزء مع كهربائي

في ) ( أيوني فلزيإلكتروليت . مثل القطب : الدارة الخلية نصففي المغمور المنفرد

على يحتوي محلولأيوناته .

الخلية الجلفانية

Zn2+ Cu+2

0.0

Zn Cu

التيار يمر هل؟ الكهربائي

؟ ولماذا

الذي : آلنوا - القطب دعملية عنده تحدث

.كسدةاألالذي : - القطب الكاثود

عنده عملية تحدثاالختزال .

( الملحية القنطرة دور ما؟ ( المسامي الحاجز أو

األيوني التوازن حفظحيث الخلية نصفي بين

الشحنة بحركة يسمحمن األيونات بانتقال

نصفآلخر .

ترميالخلية زها تركيب عن التعبير يمكن

التالي الكهروكيميائية من بالترميزاليمين إلى قط :اليسار

ب اآلنود

محلول اآلنو

د

محلول

الكاثود

قطب

الكاثود

الطرف األيسر اختـــــــ

ـزال أكســـــ

ـــدةالقنطرة : إلى يشير

.الملحية

الطرف األيمن

لخلية االكاملة :

ترميز نحاس ) – يكتب خارصين خلية: )

Zn)S( Zn2+)aq ( Cu2+

) aq (Cu )S(

األيمن الطرفاأليسر اختـــــــالطرف

ـزال أكســـــ

ـــدة

Zn Zn 2+ + 2e-

Cu2+ + 2 e- Cu

اكتب :- لخاليا اميز ترسؤالالتفاعالت فيها تحدث التي

التالية :

Mg + Pb2+ Mg2+ + Pb

Mg Mg2+ Pb2+ Pb

:الخليةميز تر

Zn + 2 Ag+ Z n2+ + 2 Ag

Zn

Z n2+ Ag+ Ag

الخلية ترميز

3Mg +2Al3+

2Al +3Mg2+

Mg Mg2+ Al3+ Al

الخلية الكهروكيميائية :أقطاب من نظام

فيها تdنتج وإلكتروليتاتالكيميائية التفاعالت

يdنتج أو كهربائية eطاقةالكهربائي التيار فيها

كيميائياً . eتغيرا

الخاليا الكهروكيميائية

الخاليا الفولتية

(الجلفانية)

اإللكتروليتية الخالياالتحليلية) (

ا لطاقة تحولإلى ا لكيميائية

كهربائية طاقة

لطاقة ا تحول إلى ا لكهربائية

كيميائية طاقةفيها يحدث

تفاعالت كيميائية

تيار وينتجكهربائي

فيها يحدث خالياكيميائية تغيراتتيار مرور بسبب

خارجي كهربائي

القسم مراجعة9 - 1

9القسم –2

أو الفولتية الخالياالجلفانية

مؤشرات بما* األداء : الفولتية الخاليا يصفعمل

بطارية ، الجافة الخاليا فيهاالوقود . ،خاليا على* السيارة تؤدي التي الظروف يحدد

منعه . وطرق التآكلالجهد* بين العالقة يصف

جهود* والحركة . من الخلية جهد يحسبالقياسية . القطب

الجلفانية أو الفولتية الخلية

من مصنوعين قطبين من تتكونفي مغمورين مختلفين فلزين

لتحويل تستخدم إلكتروليت،. كهربائية إلى الكيميائية خارصين – الطاقة خلية تسمى

خلية نحاسدانييل خلية

حبات من بطاريةالليمون

الخلية الفولتية

دانييل خلية

لوح

خارصين

لوح نحاس

أيونات خارصي

ن

أيونات نحاس

قنطرة ملحي

ة

فولتميتر

V

Zn Zn2+

Cu Cu2+

e - e -

K+ K+ SO42-

الجلفانية الخلية الجلفانية في الخلية فينحاس) – ( نحاس) – (خارصين اآلنود- 1خارصين كتلة تقل

؟ الخارصين) ( لماذا

Zn Zn2+ + 2e-

أيونات- 2 تركيز يزدادالمحلول +Zn2الخارصين ، في

؟ تأكسد أل: 2,1ج لماذا بسبب يتآكل نهكاتيونات إلى الخارصين ذراتالمعادلة : في ،كما الخارصين

النحاس- ) 3 الكاثود كتلة تزداد؟ ( لماذا ،

Cu2+ + 2 e- Cu

النحاس- 4 أيونات تركيز يقلCu2 + المحلول ؟ في لماذا ،

اختزال : 4-3ج بسببالنحاس وترسب كاتيونات

النحاس من ذرات يتضح كما ، المعادلة :-

اإللكتروناتفي تتحركالخارجية منالدائرة

أي )+(الكاثود إلى )-(اآلنود. النحاس إلى الخارصين من

الزيادة معادلة يتم كيفاأليونات تركيز والنقصفي

الجلفانية الخلية ؟ في

األيوناتمن القنطرة بانتقالالمحلولين الملحية إلى

خلية أيونات Zn/Cuفي تنتقلالملحية الكبريتاتمن القنطرة

بينما الخارصين نصفخلية إلىإلىنصف البوتاسيوم أيونات

النحاس . خليةتنتقل الفولتيةخليةالفي

) السالبة ) في اآلنيوناتالملحية اآلنودإلى القنطرة

الموجبة ) (بينما الكاتيونات الكاثود .إلى

أنواع البطاريات

بطارياغير ت

قابلة للشح

ن

بطاريات

قابلة للشحن

خاليا

الوقود

الخلية على أمثلةالفولتية

الجافة* الخالياالخارصين -:-ومنها خاليا

الجافة الكربونالبطاريات

القلوية بطارية الزئبق خاليا *

الوقودة خلي*

الصدأالسيارة* بطارية

تفريغ) (

الجافة الخاليا:-ومنها

الخارصين- -1 خالياالجافة الكربون

البطاريات - 2القلوية

الزئبق- 3 بطارية

الجافة : الخاليا تسمية فسراالسم . بهذا

الكربون - الخارصين خالياالجافة

وعاء خارصين

) آنود )

ساق كربون

) كاثود) عجين

, MnO2ة ZnCl2

NH4Cl

فاصل

الخارصين - خالياالجافة الكربون

عند التفاعل معادلة-Zn Zn2++ 2e اآلنود :

عند التفاعل معادلة- 2MnO2 + H2O +2e- Mn2O3 +2OH الكاثود :

هو : اآلنود

هو : الكاثود

الخارصين ) - (

الكربون ساق) + (

اتبطاريالالقلوية

مسحوق خارصين

) آنود ) مجمع

من التيارالنحاس األصفر

إلكتروليت KOH, كاثود

MnO2

غالف فوالذي

استخداماتها :-

األقراص* تشغيل جهازالمحمول . المدمجة

الصغيرة* اإللكترونية األجهزة.

البطاريات فسر :- تحوي الكربون ساق ؟ القلوية أصغر تكون حتى

. e حجما

القلوية اتبطاريالالقلوية) الخلية

الجافة( هو : اآلنود

في نفسه هو الكاثود تفاعل. - الجافة كربون خارصين خلية

خارصين معجونبوتاسيوم وهيدروكسيد

Zn + 2OH- Zn)OH(2+ 2e-

الزئبق بطارية

استخداماتاآلالت ها :-

الحاسبةسماعات األذن

فالش الكاميرات

خارصينآنود) (

فاصل

HgOكربون كاثود) (

غالف فوالذي

الزئبق بطارية

في نفسه هو اآلنود تفاعلالجافة . القلوية الخلية

هو : الكاثود

2HgO + H2O +2e- Hg +2OH -

الوقود خالياتزويد فيها يتم فولتية خاليا

تتم بينما باستمرار المتفاعالت. متواصل بشكل النواتج إزالة

األبد إلى المبدأ حيث من تعملإلى الكيميائية الطاقة بتحويل

كهربائية . طاقة

O2H2 ,

الوقود خاليا

O2H2

كاثود ) +

)

آنود

ــ) (

قطب جرافيتمسامي

بخار ماء

هيدروكسيد ، بوتاسيوم - eإلكتروليت

e -

OH-

H+

H2O

e -

التفاعل معادلةاآلنود : عند

الوقود خاليا

2H2 + 4OH- 4H2O + 4e-

عند التفاعل معادلة-O2 +2H2O + 4e- 4OHالكاثود

التفاعل O2 + 2H2 2H2O النهائي :

البطاريات الخلية

الفولتية

التفاعل معادلةاآلنود عند

التفاعل معادلةالكاثود عند

القوة المحركة

خارصين-كربو

ن

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

Mn2O3 +2OH -

بطارال اتي

القلوية

Zn+ 2OH-

Zn)OH(2+ 2e-

نفستفاعل خارصين خلية

كربون- بطارية الزئبق

نفس تفاعل

البطارية القلوية

2HgO + H2O +2e- Hg +2OH -

خاليا الوقود

2H2+ 4OH-O2 +2H2O + 4e- H2O + 4e-

4OH-

ف1.5ولت

1.23

2

الصدأ) ( تآكل الومنعه

إلى : تحوله الحديد صدأالحديد المائي (III)أكسيد

Fe2O3.xH2O .يختلف : لماذا س

؟ الصدأ لونجزيئات- الختالفعدد ج

xالماء

الحديد في الصدأ لحدوث-: توفر يلزم

1 -األكسجي

ن

2 -الماء

قطرة ماء

أكسجين

هواء) )

أكسجين

هواء) حديد(

توصيل إلكتروني

e-

توصيل أيوني

دهان

ماء طبقة

حديد

آنودي موقع موقع كاثودي

تنتقل فيم؟ فلز االلكترونات

القنطرة الحديد ما؟ الملحية

الماء .

ما ؟ منسطح اآلنود مختلفة مناطق

الحديد . فلز

قطرة ماء

صدأ

Fe2+OH -

حدوثصدأ فسر؟ الحديد

منطقة

الكاثود

e-e- e-e- حفــــــ

منطقة ـرةاآلنود

منطقة الكاثود

Fe2+ OH -

اآلنود

الكاثود

Fe Fe 2+ + 2 e-

O2 + 2H2 O + 4e- 4 OH -

2 2 4

Fe2O3.H2O

صدأ الحديد

أكسجين

هواء) ) Fe)OH(2

سرعةتزداد فسر : الفلز بوجود تآكل

أو الذائبة األمالحالوسط حمضية ارتفاع

؟وجود- لزيادة ج

حركة فتسهل األيوناتاإللكترونات .

من الفلزات حمايةالتآكل

التآكل منع طرق

الدهان- .2التغليف- 1

بالخارصين .اآلنود- 3 استخدام

المتآكل .الفوالذ : تغليف الجلفنة

بالخارصين .

الحماية فلز الكاثودية : مع بوصله الفلز حماية

منه أكبر بسهولة يتأكسد آخر.

اآلنود الحماية المتآكل : في المستخدم الفلز

يتأكسد والذي الكاثوديةأكبر . بسهولة

الحديد كيفيقاوم-: الصدأ المجلفن

كاثود ) ( حديد

ماء قطرة

Zn Zn2++ 2e- خارصين

آنود) (

أكسجين

هواء) )

Zn Zn2+ + 2 e-

عند O2الكاثود : + H2 O + 4e- 4 OH -

عند اآلنود :

2

O2OH -

2 4

Zn)OH(2

الجلفنة مبدأ يستخدمحماية : المدفونة- 1في األنابيب خطوط

من- 2 تحتاألرض المصنوعة الخزاناتالمصنوعة- 3 الحديد . السفن هياكل

الحديد . منأو الخارصين من بأوتاد بتوصيلها ذلك ويتم

الماغنيسيوم .

الحديد من صهريج

وسينيغما م

تربة رطبة

عند الكاثود :

Mg Mg 2+ + 2 e-

O2 +2 H2 O + 4e- 4 OH -

2 2 4 عند اآلنود

e-e-

MgMg2+

الحديد من صهريج

وسينيغما م

تربة رطبة

e-e-

MgMg2+

الكهربائي الجهداإللكترونات الفولتية) (: سحب قوة

على الدافعة القوى أوالتيار اإللكتروناتحركة الكهربائي :

اإللكترونات .

جهد النصفي االختزال : التفاعل ميل

لالختزال نصفي كتفاعلكهروكيميائية . خلية في

جهود االقطاب :

القطبي الجهدا القياسي : ال لجهدفرق قطببين

ه .ومحلول

قطب

محلول أيونات الفلز

قياس يمكن الجهد هل؟ القطبي eعمليا لفلز

محلول أيونات

الفلز

فلز

ولماذا الإال ؟ تنتقل ال اإللكترونات ألن

اآلنود بين التوصيل تم إذا . تامة دارة ليكونا والكاثود

الجهد نقيس كيف؟ لفلز القطبي

قطب : القياسي القطبعند الجهد 250Cمعلوم

لتر / 1وتركيز أيون مولحالة - 1وضغطجوي = في

الغاز - .األقطاب على األمثلة من

القياسية : - قطب

الهيدروجين القياسي

H2)g(

سلك )H2)g بالتين

بالتين قطبأسود

قطب الهيدروجين

القياسي

الهيدروجين قطبالقياسي

الظروف :- القياسية

الحرارة- = 1 س 25درجة

مول / 1 = [+H] تركيز- 2 لتر

الغاز- = 3 ضغط 1ضغطجوي

القطبي الجهدله = القياسي

يحدثفيقطب الذي التفاعلهو : الهيدروجين

2H+ + 2e- H2

صفر

رمزه االصطالحي :

H+ H2Pt ,

H+ H2Pt , الحالة ) في أوالعكسية (

+0.34

لوح نحاس

-0.76

لوح خارصين

-0.76

يستخدم لقياس SHEكيف؟ لفلز القطبي الجهد

أحد جلفانية خلية نكونالهيدروجين قطبنصفيها

اآلخر والنصف القياسيقياسجهده المطلوب القطبللفلز. القطبي الجهد فيكون

. الفولتميتر لقراءة مساوياالقطبي) الجهد ألن ؟ لماذا

صفر = . للهيدروجين القياسي

جهود االختزال القياسية

2H+ + 2e- H2 Cu2+ + 2 e- Cu

الهيدروجين كاتيونات من لكلاإللكترونات ) لكسب ميل والنحاس

المعادلتين ( : في كما لالختزال

قطب نحاس )

كاثود (

قطب هيدروجين

أنود ) )CuSO4

HCl

1 / مول لتر

1 / مول لتر

0.34

e-

النحاس كاتيونات ميل لكنكاتيونات ميل من أكبر لالختزال

تحرك الهيدروجين . التي القوة وتكونالخارجية الدائرة اإللكتروناتفي

الكهربائي ) الفرق تساوي ( الجهدالميلين أي بين جهدي ، بين الفرق

القطبين أن :اختزال أي ،الخلية جهد

E = النحاس اختزال اختزال ـــ جهد جهد

الهيدروجين

النحاس قطب عند وتحدثاختزال : Cu2+ + 2 e- Cu عملية

الكاثود هو القطب هذا ويكونالخلية هذه في

قطب عند تحدث كماأكسدة : عملية -H2 2H+ + 2eالهيدروجين

اآلنود القطبهو هذا ويكونالخلية هذه في

وبالتالي تكون

خلية =E

جهد اختزال الكاثود

الخلية هذه جهد أن eعمليا وجد وقدفولت 0.34=

جهد اختزال اآلنود

ــــ

االختزال جهد قيمة على تدل وهي؟ لماذا للنحاس، القياسي

النحاس كاتيونات ألنفيها . اختزلت

األكسدة = جهد ــجهدللقطب االختزال

جهد - كان إذا ساالختزال تفاعل

فولت 0.34=

Cu2+ + 2e- Cu

تفاعل جهد فما؟ األكسدة

Cu Cu2+ + 2e-

عكستفاعل األكسدة تفاعل أن الحظقيمة تكون لذلك ، تماما االختزالعدديا تساوي األكسدة تفاعل جهد

ولكن االختزال تفاعل جهد قيمةاالشارة األكسدة =.تخالففي تفاعل جهد يكون -V 0.34وعليه

2H+ + 2e- H2

Zn Zn2+ + 2e-

في التالية التفاعالت تحدثالخلية هذه

-0.76

قطب هيدروجين

كاثود) ( ZnSO4 HCl

1 / مول لتر

1 / مول لتر

قطب خارصين

آنود) ( e-

األكسدة - تفاعل جهد كان إذا سفولت 1.66+= لأللومنيوم

؟ له االختزال تفاعل جهد فمااألكسدة = جهد ـــ جهد

للقطب االختزالاالختزال تفاعل جهد

لأللومنيوم = -1.66

فولت

االختزال جهود

2H + + 2e- H2

نشطة عناصرمثل , Na :جدا

Ca , K , Li

متوسطة عناصر , Mg Feالنشاط

Zn, Al

قليلة عناصر , Cu , Ag النشاط

Hg , Pt , Au

جهد

االختزال

صفر

سالب

موجب

) + (

ــــ) (

االختزال جهود

H2

جهد

االختزال

صفر

سالب

موجب

) + (

ــــ) (

لمعاالةوقةادزي

لزختمال

لمعاالةوقةادزي

سدكؤمال

الكاتيونات : 1س eتصاعديا رتبكعوامل قوتها حسب التالية

+Mg2+ , Cu2+ , Na+ , Hمؤكسدة :

الترتيب :

H+ Na+Cu2+ Mg2+ثم

ثم

ثم

التالية : 2س الفلزات eتصاعديا رتبمختزلة : كعوامل قوتها حسب

Mg , Cu , Na , Feالترتي

ب : FeNa CuMgث

مثم

ثم

االختزال جهود

H2

جهد

االختزال

صفر

سالب

موجب

) + (

ــــ) (

أسفل

أعلى

آنود

كاثو

د

Au3+ + 3e- Au Pt2+ + 2e- Ptذهب بالتين

Hg2++ 2e- Hg

زئبق

Ag+ + e- Ag

Cu2+ + 2e- Cuفضة

نحاس

2H + + 2e- H2

عناص

ر قليلة النشا

ط

عناصر

متوسطة النشا

ط

Fe 2++ 2e- FeZn2++ 2e- ZnMg2++ 2e- Mg

Al3+ + 3e- Alعناصر

جدا نشطة , Naمثل :

Ca , K , Li

Na+ + e- Na Li + + e- Li

لمعاالةوقةادزي

لزختمال

لمعاالةوقةادزي

سدؤكمال

االختزال- 1 جهود قيمتحت التي النصفية للتفاعالت

الهيدروجين سالبة

والتي فوقه

موجبة .

االختزال- 2 عملية تكونجهد كان كلما أسهل للكاتيون

اختزاله

جهود حول مالحظاتالقياسية االختزال

أعلى .

من- 3 جلفانية خلية تكوين عندالفلز هو اآلنود يكون فلزين

السلسلة الذي في أياختزاله جهد

المحركة- 4 القوة تزدادكلما الجلفانية للخلية الكهربائية

السلسلة . في الفلزان

الفلز هو أي والكاثوداختزاله جهد الذي

األسفل في

أقل

أعلى

األعلى في

تباعد

E0 خلية

هو

الكلي الجهدللخلية .

. الجهد فرق

للخلية . جهد

الخلية فولتية

E0 االختزال جهدالقياسي

E0خلية= Eكاثود

0- E0آنود

E0 موجخلية

بةالتفاعل يكون

e تلقائيا

الخاليا على تطبيقاتالجلفانية

لكل القياسي االختزال جهد كان إذايساوي والنحاس الخارصين كاتيونات من

التوالي+ ( 0.34-( , ) + 0.76) على فولتالفولتية . الخلية جهد احسب

جهد ∵ من النحاسأعلى اختزال جهدالخارصين وقطب ∴ اختزال الكاثود النحاسيكون قطب

اآلنود يكون الخارصين

(1مثال )

الحل : -

E0خلية= Eكاثود

0- E0آنود

)+0.34 ( - ) -0.76 (

+ 1.10 V

E0خلية=

E0خلية=

أن (2مثال ) علمت إذاالرصاص تحت يقع الماغنيسيوم

جهد وأن االختزال جهود جدول فيالماغنيسيوم = (2.37)-اختزال

المحركة القوة وأن فولتمنهما = المكونة للخلية الكهربائية

والمطلوب : 2.24 اكتب- 1فولتللتفاعل النهائية احسب - 2المعادلة

الرصاص اختزال جهدأسفل يقع الماغنيسيوم

الرصاص

وقطب الرصاصهو

الكاثود

الحل :

هو اآلنود الماغنيسيوم قطب فيكون

االختزال عملية تحدث لذاقطب عند

الرصاص

وعملية عند األكسدة

الماغنيسيوم قطب

Mg

Pb2+ + 2e-

Mg2+ + 2e-

Pb

أكس دة

اختزاالمعال

دلة النهائية

Mg +Pb2+ Mg2+ + Pb

المحركة القوةالكهربائية =

س= 2.24 (2.37 - ) -

2.37 - 2.24= س

فولت -( 0.13= )

اختزال جهد الكاثود

) رصاص)

اختزال جهد اآلنود

ماغنيسيوم) (

ــــ

رمزها جلفانية خلية+Al3االصطالحي Ag+ Al Agوالمطلوكاملة- :ب الجلفانية الخلية رسم أ

حركة اتجاه موضحا البياناتالدائرة في اإللكترونات

الخارجية

- النصفية التفاعالت كتابة بوالكاثود اآلنود من كل عند

النهائية . جهد - والمعادلة قيمة حساب جـالفضة . اختزال اختزال جهد بأن علما

فولت ( 1.66األلومنيوم ) - الكهربائية المحركة والقوة

فولت 2.46= للخلية

مثال (3 )

التفاعالت عند النصفية :-

اآلنود :

عند الكاثود :

Al Al3+ + 3e-

3Ag+ + 3e- 3Ag

جمع ) النهائية المعادلةمن التأكد بعد المعادلتيناإللكترونات ( عدد Al+ 3Ag+ Al3+ + 3Agمساواة

\

لوح فضة

لوح ألومنيوم

محلول +Agيحوي

محلول +Al3يحوي

قنطرة ملحية

الحل :

e-

المحركة القوةالكهربائية =

2.46

(1.66 - ) - س =

2.46 =س

- 1.66

=0.80 فولت

جهد - الكاثود اختزال جهداآلنود اختزال

) فضة ) ألومنيوم) (

ثاني : ) – دور سؤالالمقابل م (2001 الرسم تأمل

عن أجب ثم eجيداالتالية : التي- 1األسئلة الخلية نوع ما

يمثلها ؟ .......................... الرسم

البيانات- 2 اكتباألرقام ذات إليها المشار

( .3إلى ( ) 1من )

عمل- 4 استمرار مع تتوقع ماذالوح : - * كتلة من لكل الخلية

؟ ............................. الماغنيسيومرقم* المادة تركيز

(2 ............................. ؟ (

يمثله- 3 الذي القطب مالوح

النحاس؟ ........................

جهود -5 بأن علما للخلية الكهربائية المحركة القوة احسبهي ) + النحاسوالماغنيسيوم كاتيونات من لكل االختزال

الترتيب ( . 2.37 ( , ) - 0.34 على فولت

جلفانية

كاثود

تقل يقل

فولت (2.71 )

( 2 ) 000000

(3 ) 000000

محلول أيونات

Cu2+

محلول

Mg +2أيونات

لوح نحاس

V

لوح ماغنيسي

وم (1)

000

قنطر

ة ملحية

e-

غير أسئلةمحلولة في : 1س يحدث التالي التفاعل

جلفانية : +Cu2 خلية 2H +Cu+ H2 +والمطلوب : البيانات أ- كاملة الخلية رسم

اإللكترونات و حركة اتجاه تحديدالخارجية الدائرة . في

- معادلة ب كتابةمن كل عند يحدث الذي التفاعل

والكاثود . اآلنوداالصطالحي ج- الرمز كتابة

للخلية . المحركة - د القوة حسابجهد بأن علما للخلية الكهربائية

النحاس = + 0.237اختزالفولت .

رمزها: 2س جلفانية خليةاالصطالحي

االختزال : جهد أن علمت فإذاالنيكل , 2.36= - الماغنيسيوم

والمطلوب :- 0.25- = فولتالذي التفاعل معادلة كتابة

اآلنود من كل عند يحدثالقوة - حساب ب والكاثود

للخلية الكهربائية المحركة

Mg Mg2 Ni2+ Ni

في: 3س يحدث التالي التفاعلجلفانية Cu+ 2Ag+ Cu2+ +2Ag :والمطلوب خلية

.a . البيانات كاملة الخلية رسم

.b في اإللكترونات حركة اتجاه تحديدالخارجية الدائرة

.c يحدث الذي التفاعل معادلة كتابةوالكاثود اآلنود من كل عند

علما جهدحساب- د الفضة اختزالالكهربائية المحركة القوة بأن

اختزال فولت 0.46للخلية = وجهد فولت 0.34النحاس = +

في: 3س يحدث التالي التفاعلجلفانية Cu+ 2Ag+ Cu2+ +2Ag :والمطلوب خلية

علما جهد حساب- د الفضة اختزالالكهربائية المحركة القوة بأن

اختزال فولت 0.46للخلية = وجهد فولت0.34 +النحاس =

البيانات- . كاملة الخلية رسم أ

الخارجية- الدائرة في اإللكترونات حركة اتجاه تحديد ب

يحدث- الذي التفاعل معادلة كتابة جوالكاثود . اآلنود من كل عند

أن : 4س علمت إذاالنيكل تحت يقع الماغنيسيوموأن االختزال جهود جدول في

الكهربائية المحركة القوةفي منهما المكونة للخلية

القياسية = فولت 2.11الظروفوالمطلوب

.a . البيانات كاملة الخلية رسم

اختزال- جهد حساب بحهد بأن علما الماغنيسيوم

النيكل = + فولت 0.25أكسدة

الحديد: 5س أن علمت إذافي األلومنيوم فوق يقع

وأن االختزال جهود جدولالكهربائية المحركة القوة

منهما = المكونة للخليةجهد( , 1.22) احسب فولت

أن علمت إذا الحديد اختزالاأللومنيوم = اختزال )-جهد

فولت .( 1.66

تمارين تطبيقيةص

253

القسم مراجعة9 - 2

الخاليا اإللكتروليتي

ة

9القسم -3

مؤشرات اإللكتروليتية* األداء : الخاليا بين يقارنالفولتية الكهربائي* والخاليا التحليل عملية يصف

إنتاج وفي الماء تفكك فيالفلزات .

الطالء* عملية يفسرالكهربائي .

تحدث* التي الكيميائية العملية يصفالشحن . إلعادة القابلة الخلية في

الخاليا اإللكتروليتي

ة

لوح نحاس

لوح خارصين

محلول كبريتات

IIنحاس

محلول كبريتات خارصين

كاثود

آنود

e- e-

e- e-

الخاليا تعمل كيفاإللكتروليتية

خلية جلفانية

خلية إلكتروليتي

ة

رصاص

أكسيد ثانيالرصاص

حمض الكبريتيك

بطارية ) الرصاصي المركمالسيارة (

إناء

مجموعة

األلواح السالب

ة

الوصلة

السالبة

القطب

السالب

فتحة اإللكتروليت

الوصلة

الموجبة

مجموعة

األلواح الموجبة

عازل

األلواح

السالبة

عازل

األلوا

ح الموج

بةشبكة

السيارة بطارية

تفريغ المركم الرصاصي

المركم تفريغالرصاصي

(PbSO4) (PbSO4)

تترسب كبريتات

الرصاص (II ) بمرور

الوقتعلى األقطاب

هو : اآلنود

عند التفاعل معادلةاآلنود :-

هو : الكاثودعند التفاعل معادلة

الكاثود :-

Pb +SO42-

PbO2 + 4H+ +SO42- +2e- PbSO4 +2H2O

المحركة القوةللمركم = الكهربائية

فولت 2

الرصاص

أكسيد ثانيالرصاص

المركم تفريغ خاللالرصاصي

+ 2e-PbSO4

المحركة القوة مجموع ما؟ السيارة لبطارية

12 فولت

لماذا ؟

من ) تتكون السيارة بطارية ( 6ألنالقوة ، التوالي على موصولة مراكم

للمركم = الكهربائية فولت 2المحركة تفريغ خاللكبريتات- 1 المركم : من بطبقة األلواح تتغطى

الرصاص ( IIالرصاص ) أكسدة بسببالرصاص أكسيد ثاني كثافة- ) ( 2 واختزال تركيز يقل

الحمض .المحركة- 3 القوة تضعف

للمركم الكهربائية

المركم شحنالرصاصي

الرصاصي المركم شحن

البطارية ) ( المركم شحن يتممصدر كهربائيمن بتيار

عملية خارجي . خاللالسابقة الشحن : تنعكسالتفاعالت

التفريغ عملية الرصاص- ) 1في كبريتات إلى ( IIتتحولرصاص

الرصاص أكسيد ثاني أكسيد) وكثافة- ) ( 2 ( IVالرصاص ) تركيز يزداد

عليه كان ما إلى الحمضليعود. e أصال

اإللكتروليتية الخالياالتحليلية) (

كاتيو

ن

آنيون

كاثود

آنود

اإللكتروليتية- الخلية التحليلية) ( :

أو محلول على يحتوي عازل إناءااللكتروليتية المادة مصهور

موصالن قطبان فيه ومغمورجرافيت (. أو فلز من

الخلية الجلفانية

الخلية التحليلية

اآلنود

الكاثود + ــــ

ــــ +

آنوكاثود

د

بطارية

NaClمصهور

Cl -

Na+

e-Cl2

Na

لمصهور الكهربائي التحليلالصوديوم كلوريد

2Cl- Cl2 + 2e -

2 Na+ + 2 e- 2Na

Cl - e-

Na+

Na

مخففمن لمحلول الكهربائي التحليلالصوديوم كلوريد

هيدروجين

أكسجين

عند اآلنود

2H2O O2 + 4H+ + 4e -

4H2O + 4e - 2H2 + 4OH -

الكاثودعند

الكهربائي مخفف التحليل لمحلولالصوديوم كلوريد من

الكلوريد آنيونات يوجد اآلنود عندالماء وجزيئات

2H2O O2 + 4H+ + 4e -

2Cl- Cl2 + 2e - اليحدث

يحدث

األول = ) - التفاعل 6جهد1.3 )

فولت ( 1.23والثاني = ) -

مخفف لمحلول

الكهربائي مخفف التحليل لمحلولالصوديوم كلوريد من

4H2O + 4e - 2H2 + 4OH -

الكاثودعند

2 Na+ + 2 e- 2Na

الصوديوم كاتيونات يوجدالماء وجزيئات

يحدث ال

يحدث

األول = ) - التفاعل ( 2.7جهد ( 0.83والثاني = ) -

فولت

الكهربائي مركز التحليل من لمحلولالصوديوم كلوريد

الكلوريد آنيونات يوجد اآلنود عندالماء وجزيئات

2H2O O2 + 4H+ + 4e -

2Cl- Cl2 + 2e -

ال يحدث

يحدث

يقل الكهربائي التحليل باستمراراأليونات . تركيز فيزداد الماء حجم

أيونات( - 2و) 1ج تركيز زيادةبحيث أكسدتها جهد ترفع الكلوريد

جزيئات أكسدة جهد أعلىمن يصبحالكلوريد أيونات فتتأكسد ، الماء

الماء جزيئات من eبدال

من- 1علل : eبدال الكلور تصاعدكلوريد محلول في األكسجين

المركز؟ الصوديوممن- 2علل : eبدال الكلور تصاعد

كلوريد محلول في األكسجينعملية باستمرار المخفف الصوديوم

. ؟ التحليل

الكهربائي مركز التحليل من لمحلولالصوديوم كلوريد

4H2O + 4e - 2H2 + 4OH -

الكاثودعند

2 Na+ + 2 e- 2Na

الصوديوم كاتيونات يوجدالماء وجزيئات

ال يحدث

يحدث

نواتج في المؤثرة العواملللمحاليل الكهربائي التحليل

اإللكتروليتية

أو ) األكسدةتحدث- لآلنيونالذي ( أعلى المادة أكسدته جهد

.

األكسدة- 1 جهدواالختزال :-

أو ) االختزاليحدث- للكاتيونالذي ( أعلى المادة اختزاله .جهد

التالية : الكاتيونات eتصاعديا رتب سنفسالتركيز ) ( : اختزالها أولوية حسب

Mg2+ , Cu2+ , Na+ , H+الترتي

ب : H+Na+ Cu2+Mg2+

ثم

ثم

ثم

األيونات- :-2 تركيز

اآلنيون - أكسدة جهد يزدادالمحلول في تركيزه بزيادة

والعكسصحيح .

الكاتيون - اختزال جهد يزدادالمحلول في تركيزه بزيادة

والعكسصحيح .

اآلنود: • كتلة نقصفي يحدث فسرالكهربائي التحليل إجراء عند eتدريجيا

النحاس كبريتات قطبين ب (II )لمحلول ينالنحاس أكسدة ) : ؟ من جهد بأن eعلما

الكبريتات = - الماء = - 1.8آنيون ،جزيئاتالنحاس = - 1.23 قطب فولت .0.34،

مادة- 3 نوعالقطب :

تتنافسذراتقطب : • ج ، األكسدة عملية النحاسعلى

النحاسالتي ذرات تتاكسد حيثاعلى . أكسدتها جهد

التحليل على وتطبيقات أمثلةاإللكتروليتية للمحاليل الكهربائي

الكهربائي - 1 كبريتات التحليل لمحلولأو ب (II )النحاس البالتين من قطبين ين

الجرافيت .

الطالء- 3 بالكهرباء .

الفلزات- .2 تنقية

التحليل* إجراء عند يحدث ماذاالنحاس كبريتات لمحلول II )الكهربائي

البالتين؟ ( أو الكربون من قطبين بينالكبريتات) : = - آنيون أكسدة جهد بأن e1.8علما ،

الماء = - فولت1.23جزيئات

الكاثود : • النحاسعند يترسب جاآلنود . عند األكسجين ويتصاعد

الكهربائي - 1 لمحلول التحليلالنحاس قطبين ب (II )كبريتات ين

الجرافيت . أو البالتين من

النحاس : = + كاتيونات اختزال الماء, 0.34وجهدف0.83= -

النحاس كبريتات محلول (II) قطبي باستخدام

كربون أو بالتين

الكاثود

زيادة pHتقل بسبب +Hتركيز

اآلنود2H2O O2 + 4H+ + 4e-

Cu2+ + 2e- Cu

تنقية- 2الفلزات

نحاسغير نقي

آنود ) (

نحاس نقي

كاثود ) (محلول كبريتات النحاس

(II)

الكاثوتزداد د بينما اآلنود كتلة تقل

الكاثود كتلة

Cu2+ + 2e- Cu Cu Cu2+ + 2e- اآلنود

Cu Cu2+

e-

e-

Cu

Cu2+ e- e-

Cu2+

Cu

Cu2+Cu

تنقية- 2الفلزات

نحاسغير نقي

آنود ) (

نحاس نقي

كاثود ) (محلول كبريتات النحاس

(II)

الكاثوتزداد د بينما اآلنود كتلة تقل

الكاثود كتلة

Cu2+ + 2e- Cu Cu Cu2+ + 2e- اآلنود

Cu Cu2+

e-

e-

Cu

Cu2+ e- e-

Cu2+

Cu

Cu2+Cu

تنقية الفلزات

غير فلزنقي

فلز نقي

أيونات محلولالفلز

شوائب

1الخطوة ) )

الخطوة (2)

3الخطوة ) )

الطالء خطواتبالكهرباء بالفضة) (

فضة

أنود

آنية

كاثود

يحتوي إلكتروليتAg+

اآلنية- 1 تنظفeجيدا

محلول- 2 في تغمريحوي إلكتروليتي

أو الفضة كاتيوناتالفضة سيانيدالبوتاسيومي .

اآلنية- 3 تجعلواألنود ، eكاثودا

الفضة من eقطبااسطوانة ) أو

تحيط الفضة منباآلنية (

كهربائي- 4 تيار يمررزمنية ولفترة مناسب

كافية

التحليل الكهربائي

مصهور بروميد ( II) الرصاص

اآلنود

مصهور كلوريد الصوديوم

اآلنود

عند المادة التفاعل مالحظامعادلةت

2Cl- 2Cl + 2e- Cl2

2 Na+ + 2 e- 2Na

2Br - Br2 + 2e -

Pb2+ +2e- Pb الكاثود

الكاثود

يحتوي المصهور

أيونات علىفقط المادة

التحليل الكهربائي

محلول كلوريد

الصوديوم المشبع

اآلنود

آنود) جرافيتكاثود : زئبق (

محلول كلوريد الصوديومالمركز

آلنوا د

محلول كلوريد

الصوديوم المخفف

اآلنود

pHتزداد زيادة بسبب

- OHتركيز األقطاب) كربون

بالتين ( أو

عند المادة التفاعل مالحظامعادلةت

2H2O O2 + 4H+ + 4e -

4H2O + 4e -2H2 + 4OH -

2Cl- Cl2 + 2e -

2H2 + 4OH -4H2O + 4e -

2Cl- Cl2 + 2e-

2 Na+ + 2 e- 2Na

Na + Hg Na Hg

الكاثود

الكاثود

الكاثود

يحتوي المحلول

األيونات علىNa+ , Cl-

وجزيئات الماء

التحليل الكهربائي

محلول كبريتات (II )النحاس

باستخدامنحاس قطبي

الكاثود

تقل كتلة

اآلنود بينما تزداد كتلة

الكاثود

محلول كبريتات (II ) النحاس

باستخدامبالتين قطبي

كربون أو

الكاثود

pHتقل بسبب زيادة

+Hتركيز

عند المادة التفاعل مالحظامعادلةت

-2H2O O2 + 4H+ + 4eاآلنود

Cu2+ + 2e- Cu

Cu2+ + 2e- Cu

Cu Cu2+ + 2e- اآلنود

الكهربائي التحليل نواتج

كبريتات محلول باستخدام (II )النحاس

نحاس قطبي

يتاكسد النحاس يتآكل) (

نحاس

كبريتات محلول باستخدام (II ) النحاس

كربون أو بالتين قطبي

أكسجي

ن

نحا س

تقل قيمة

pH

كلوريد محلولالمشبع الصوديوم

الزئبق من والكاثود

صوديوكلور م

كلوريد محلولمركز صوديوممن واألقطاب

كربون أو بالتين

كلور

هيدروجي

ن

تزداد قيمة

pH

كلوريد محلولمخفف صوديوم

غاز األكسجي

ن

هيدروجي

ن

كلوريد مصهورالصوديوم

غاز الكلور

صوديوم

الرصاص بروميد مصهور ( II)

رصاصبروم

عند المادةاآلنود

عند الكاثود

مالحظات