أهداف الدرس
• أن يحدد الطالب عمليات الأكسدة والاختزال وأعداد التأكسد.
• أن يشرح تركيب الخلية الجلفانية ووظيفة كل جزء فيها.
• أن يحسب القوة الدافعة الكهربية لخلية من جهود الأقطاب.
الأكسدة والاختزال
• الأكسدة: فقد الإلكترونات، وتحدث عند الأنود، ويزيد فيها عدد التأكسد.
• الاختزال: اكتساب الإلكترونات، ويحدث عند الكاثود، ويقل فيها عدد التأكسد.
• العامل المؤكسد: المادة التي تكتسب الإلكترونات وتُختزل.
• العامل المختزل: المادة التي تفقد الإلكترونات وتتأكسد.
أعداد التأكسد
• العنصر الحر: صفر.
• الأيون أحادي الذرة: يساوي شحنة الأيون.
• الأكسجين: سالب 2 في معظم مركباته.
• الهيدروجين: موجب 1 مع اللافلزات، وسالب 1 مع الفلزات.
• مجموع أعداد التأكسد في المركب المتعادل: صفر.
الخلية الجلفانية
هي خلية تحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية من خلال تفاعل أكسدة واختزال تلقائي.
• الأنود: قطب الأكسدة، سالب الشحنة في الخلية الجلفانية.
• الكاثود: قطب الاختزال، موجب الشحنة.
• القنطرة الملحية: تكمل الدائرة وتحافظ على التعادل الكهربي للمحلولين.
• سلك التوصيل: يسمح بمرور الإلكترونات من الأنود إلى الكاثود.
خلية دانيال
تتكون من قطب زنك في محلول كبريتات الزنك، وقطب نحاس في محلول كبريتات النحاس، ويصل بينهما قنطرة ملحية.
• عند الأنود: Zn → Zn2+ + 2e (أكسدة)
• عند الكاثود: Cu2+ + 2e → Cu (اختزال)
• التفاعل الكلي: Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu
القوة الدافعة الكهربية
EMF = جهد الكاثود − جهد الأنود
وتُحسب من جهود الاختزال القياسية. يكون التفاعل تلقائياً إذا كانت القيمة موجبة.
مثال
إذا كان جهد اختزال النحاس موجب 0.34 فولت وجهد اختزال الزنك سالب 0.76 فولت:
EMF = 0.34 − (−0.76) = 1.1 فولت
- السلسلة الكهروكيميائية
ترتب الفلزات تنازلياً حسب نشاطها. - الفلز الأعلى في السلسلة أسهل في فقد الإلكترونات وأقوى كعامل مختزل.
- الفلز الأعلى يزيح الفلز الأدنى من محلول أملاحه.
تقييم سريع
1- حدد عدد تأكسد الكروم في أيون الدايكرومات Cr2O72-.
2- لماذا يعتبر قطب الزنك أنوداً في خلية دانيال؟
3- احسب القوة الدافعة الكهربية لخلية من الفضة (0.80) والألومنيوم (−1.66).