• التمييز بين الخلية الإلكتروليتية والخلية الجلفانية وكتابة تفاعلات الأقطاب في التحليل الكهربي.
• تطبيق قانوني فاراداي والقانون العام للتحليل الكهربي في حل المسائل.
• التعرف على التطبيقات الصناعية الطلاء بالكهرباء واستخلاص الألومنيوم وتنقية النحاس.

🌳 شجرة المفاهيم

├── الخلايا الإلكتروليتية

│ ├── التعريف والتركيب

│ ├── نوعا الإلكتروليتات

1. │ ├── كيف تعمل؟
2. التحليل الكهربي لمحلول كلوريد النحاس II

│ ├── التحليل الكهربي

• │ └── مقارنة بين الخلية الجلفانية والخلية الإلكتروليتية

├── قانونا فاراداي للتحليل الكهربي

│ ├── القانون الأول لفاراداي

│ └── القانون الثاني لفاراداي

├── كمية الكهرباء والفاراداي

│ ├── كمية الكهرباء

│ ├── الفاراداي

│ └── القانون العام للتحليل الكهربي

├── مسائل على قوانين فاراداي

├── الطلاء بالكهرباء

│ ├── المفهوم والغرض

├── استخلاص الألومنيوم كهربيًا

│ ├── الخام والإلكتروليت

│ ├── تركيب الخلية

│ └── التفاعلات

├── تنقية المعادن (تنقية النحاس كهربيًا)

│ ├── الغرض

│ ├── تركيب الخلية

│ ├── التفاعلات

│ └── مصير الشوائب

└── تطبيقات التحليل الكهربي

✍️ أمثلة محلولة

• مثال 1 احسب كتلة النحاس المترسبة عند إمرار تيار شدته 2 A لمدة 30 دقيقة في محلول كبريتات النحاس
• II (Cu = 63.5).
• الحل:

الزمن = 30 × 60 = 1800 s

كمية الكهرباء Q = 2 × 1800 = 3600 C

1. Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu
2. فالكتلة المكافئة = 63.5 ÷ 2 = 31.75 g

m = (3600 × 31.75) ÷ 96500

كتلة الذهب = (10000 × 65.67) ÷ 96500 = 6.805 g

• كتلة الكلور =

  (10000 × 35.45) ÷ 96500 = 3.674 g

  مثال 3: ما كمية الكهرباء (بالكولوم) اللازمة لفصل 5.6 g من الحديد من محلول كلوريد الحديد

  III (Fe = 55.85)

  ؟
  الحل:
• تفاعل الكاثود Fe³⁺ + 3e⁻ → Fe

الكتلة المكافئة للحديد = 55.85 ÷ 3 = 18.62 g

ترسيب 18.62 g يحتاج 96500 C

Q = (5.6 × 96500) ÷ 18.62

الكتلة المكافئة للنحاس = 63.5 ÷ 2 = 31.75 g

الكتلة المكافئة للفضة = 107.88 ÷ 1 = 107.88 g

كتلة Ag ÷ كتلة Cu = 107.88 ÷ 31.75

كتلة Ag = 1.588 × 107.88 ÷ 31.75

• كتلة

  Ag = 5.40 g

  مثال 5: كم ثانية يلزم لترسيب 9 g من الألومنيوم من مصهور مركب ألومنيوم بتيار شدته

  10 A (Al = 27)

  ؟
  الحل:

Al³⁺ + 3e⁻ → Al، فالكتلة المكافئة = 27 ÷ 3 = 9 g

9 g ترسب بمرور 96500 C

t = Q ÷ I = 96500 ÷ 10

t = 9650 s (حوالي 2 ساعة و41 دقيقة)

• .egp-ex{margin:18px 0;border:1px solid rgba(79,63,224,.2);border-radius:16px;overflow:hidden;background:#fff}.egp-ex-h{padding:10px 16px;font-weight:800;background:linear-gradient(90deg,#4f3fe0,#22c1c3);color:#fff}.egp-ex-tabs{display:flex;flex-wrap:wrap;gap:6px;padding:10px 12px;background:#f7f6ff}.egp-ex-b{border:1px solid rgba(79,63,224,.3);background:#fff;border-radius:20px;padding:5px 14px;font-weight:700;cursor:pointer}.egp-ex-b.on{background:#4f3fe0;color:#fff}.egp-ex-p{padding:12px 16px}function egpEx(b,k){var w=b.closest(‘.egp-ex’);w.querySelectorAll(‘.egp-ex-b’).forEach(function(x,i){x.classList.toggle(‘on’,i===k)});w.querySelectorAll(‘.egp-ex-p’).forEach(function(x,i){x.hidden=i!==k})}

★ كتاب الشرح والتفصيل العلمي الشامل المعتمد ★

• كتاب الشرح المفصل الكيمياء الكهربية المتقدمة: التحليل الكهربي، قوانين فاراداي الحسابية، وتطبيقات الطلاء واستخلاص الألومنيوم وتنقية النحاس
• الكيمياء | الصف الثالث الثانوي (الثانوية العامة) | 2026/2027 | الباب الرابع – الكيمياء الكهربية
• 🎯 أهداف التعلم والمخرجات التعليمية المقررة بالتفصيل:
• • إتقان المفاهيم الرياضية لقوانين فاراداي الأول والثاني والحسابات الكهروكيميائية الشاملة.
• • استيعاب ميكانيكية التحليل الكهربي للمصاهير والمحاليل وتنافس جهود الأكسدة والاختزال.
• • فهم التطبيقات الصناعية الثلاثة الطلاء، استخلاص الألومنيوم، وتنقية النحاس إلى 99.95%.
• ◄ أولاً بنية الخلية الإلكتروليتية وميكانيكا التحليل الكهربي للمصاهير والمحاليل

• تُمثل الخلايا الإلكتروليتية المحرك الكهربي للتفاعلات الكيميائية الإجبارية، وتتكون تشريحياً من: إناء عازل يحتوي على إلكتروليت (سائل موصل للتيار يحتوي على أيونات حرة الحركة)، وقطبين موصلين مغمورين في الإلكتروليت يتصلان بمصدر تيار مستمر (بطارية ذات جهد يفوق جهد الخلية الانعكاسي قليلاً): 1) القطب الموجب (الأنود – المصعد): يتصل بالقطب الموجب للبطارية وتفقد عنده الإلكترونات؛ فتحدث عنده عملية ‘الأكسدة’ إما لآنيونات الإلكتروليت السالبة التي تنجذب إليه أو لمادة القطب ذاته إذا كان قطباً نشطاً (كالنحاس أو الفضة).
• 2) القطب السالب (الكاثود – المهبط) يتصل بالقطب السالب للبطارية وتكتسب عنده الإلكترونات؛ فتحدث عنده عملية ‘الاختزال’ للكاتيونات الموجبة التي تنجذب إليه لتكتسب الإلكترونات وتترسب كذرات فلزية أو تتصاعد كغازات.

• ويختلف ناتج التحليل الكهربي جوهرياً بين المصاهير والمحاليل المائية: أ- في المصهور (كتحليل مصهور NaCl): لا يوجد سوى أيونات الملح فقط؛ فتختزل كاتيونات Na+ عند الكاثود مكونة فلز الصوديوم السائل، وتتأكسد آنيونات Cl- عند الأنود متصاعدة كغاز الكلور Cl2.
• ب- في المحاليل المائية يحدث تنافس بين أيونات الملح وأيونات الماء (H+ و OH-)؛ وعند الكاثود يختزل الأيون ذو ‘جهد الاختزال الأعلى’ (فمثلاً يختزل H+ ويتصاعد غاز الهيدروجين بدلاً من الصوديوم لأن جهد اختزال الهيدروجين أعلى بكثير من الصوديوم الذي يفضل البقاء ذائباً)، وعند الأنود يتأكسد الأيون ذو ‘جهد التأكسد الأعلى’.
• شكل توضيحي (شكل 1 – تركيب الخلية الإلكتروليتية وتجربة طلاء ملعقة بالفضة): الرسم التخطيطي الكامل لخلية الطلاء الكهربي وتوصيل الملعقة بالكاثود والفضة بالأنود

• تُمثل الكيمياء الكهربية عصب الصناعات التعدينية والمعدنية المتقدمة في ثلاثة تطبيقات رئيسية: 1) الطلاء بالكهرباء (Electroplating): ترسيب طبقة فلزية رقيقة ونقية من فلز نفيس (كالذهب أو الفضة أو الكروم والنيكل) على سطح فلز آخر أرخص ثمناً لحمايته من الصدأ والتآكل وإكسابه مظهراً جمالياً براقاً.
• ويتم ذلك بتوصيل الجسم المراد طلاؤه (كمعلقة أو إبريق) بـ ‘الكاثود السالب’ بعد تنظيفه بدقة، وتوصيل لوح نقي من فلز الطلاء (لوح الفضة) بـ ‘الأنود الموجب’، وغمرهما في محلول إلكتروليتي يحتوي على أيونات فلز الطلاء (نترات الفضة AgNO3).
• وعند مرور التيار، يذوب أنود الفضة متأكداً ومعوضاً نقص الأيونات: Ag(s) -> Ag+(aq) + e-، وتترسب الفضة بانتظام على سطح الملعقة عند الكاثود: Ag+(aq) + e- -> Ag(s).

• 2) استخلاص فلز الألومنيوم كهربياً (Extraction of Aluminum) يستخلص الألومنيوم من خامه الرئيسي ‘البوكسيت’ (Al2O3) بعد إذابته في مصهور ‘الكريوليت’ (Na3AlF6) المحتوي على قليل من ‘الفلورسبار’ (CaF2) لخفض درجة انصهار الخليط من 2045°C إلى حوالي 950°C؛ وحديثاً يستبدل الكريوليت بخليط من فلوريدات الألومنيوم والصوديوم والكالسيوم لخفض الانصهار والكثافة لتسهيل هبوط الألومنيوم المصهور لأسفل وقاع الخلية.
• وتبطن الخلية بجرافيت يمثل الكاثود، ويسقط فيها أسطوانات كربون تمثل الأنود.
• وعند التحليل تختزل أيونات Al³⁺ عند الكاثود لتهبط كألومنيوم مصهور يُسحب دورياً: 2Al³⁺ + 6e- -> 2Al(l)؛ وتتأكسد أيونات الأكسجين O²⁻ عند أسطوانات الكربون لتتصاعد كغاز أكسجين يتفاعل مع أقطاب الكربون ويأكلها مكوناً غازي CO و CO2، ولذلك يجب استبدال أسطوانات الأنود الكربونية دورياً.

• نص المسألة / السؤال أمر تيار كهربي شدته 10 أمبير لمدة 965 ثانية في محلول مائي لكلوريد فلز مجهول MCl3، فترسب عند الكاثود 1.8 جم من الفلز المجهول M.
• احسب 1) كمية الكهربية المارة بالكولوم وبالفاراداي.
• 2) الكتلة المكافئة الجرامية للفلز.
• 3) الكتلة الذرية الجرامية لهذا الفلز وتعرف على اسمه الكيميائي.

• خطوات الحل والشرح النموذجي 1) معادلة تصعيد غاز الأكسجين عند الأنود: 2O²⁻ -> O2 + 4e- بما أن جزيء الأكسجين O2 ثنائي الذرة وتكافؤ الأكسجين ثنائي، فإن تصعيد مول واحد من غاز الأكسجين O2 يتطلب: 2 × 2 = 4 فاراداي (4F).
• 2) إذن 4F تصعد 1 مول من غاز O2.
• عدد مولات الأكسجين الناتجة بمرور 0.2 F = 0.2 / 4 = 0.05 مول من O2.
• 3) حساب حجم الغاز باللتر في معدل الضغط ودرجة الحرارة (STP) حجم الغاز = عدد المولات × 22.4 لتر حجم الأكسجين المتصاعد = 0.05 × 22.4 = 1.12 لتر.
• 💡 أسرار وتكات التفوق وملاحظات خبير المادة (Expert Notes & Exam Secrets):
• ★ فخ عدد مولات الغازات ثنائية الذرة في فاراداي احفظ دائماً أن تصعيد مول واحد من غازات (H2, Cl2) يحتاج 2F؛ بينما تصعيد مول واحد من غاز الأكسجين O2 يحتاج 4F لأن الجزيء يحتوي على ذرتي أكسجين وكل ذرة تكتسب/تفقد إلكترونين.