01 أولًا: خلية دانيال (Daniell Cell) والقنطرة الملحية
نموذج الخلية الجلفانية البسيطة: تتكون من نصفي خلية متصلين بسلك موصل خارجي وقنطرة ملحية:
- الأنود (القطب السالب): لوح من الخارصين (Zn) مغمور في محلول كبريتات خارصين (ZnSO4). تحدث عنده عملية أكسدة وفقد إلكترونات: Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-، وتتراكم الإلكترونات على لوح الخارصين فتمنحه شحنة سالبة وتذوب ذراته فتزداد أيونات Zn2+ في المحلول ويقل وزن لوح الأنود بمرور الوقت.
- الكاثود (القطب الموجب): لوح من النحاس (Cu) مغمور في محلول كبريتات نحاس (CuSO4). تحدث عنده عملية اختزال واكتساب إلكترونات: Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)، حيث تكتسب أيونات النحاس في المحلول الإلكترونات القادمة عبر السلك وتترسب كفلز نحاس على لوح الكاثود فيزداد وزنه ويقل لون المحلول الأزرق.
- القنطرة الملحية (Salt Bridge): أنبوبة زجاجية على شكل حرف U تملأ بمحلول إلكتروليتي خامل كيميائياً (مثل كبريتات الصوديوم Na2SO4) لا يتفاعل مع محاليل نصفي الخلية ولا مع الأقطاب. وظائفها الحيوية:
- الوصل الكهربي غير المباشر بين محلولي نصفي الخلية.
- معادلة الشحنات الموجبة والسالبة الزائدة: تهاجر الأنيونات السالبة (SO42-) من القنطرة نحو نصف خلية الأنود لمعادلة أيونات Zn2+ الزائدة، بينما تهاجر الكاتيونات الموجبة (Na+) نحو نصف خلية الكاثود لمعادلة النقص في الكاتيونات ومنع توقف التيار.
- نزع القنطرة الملحية: يؤدي فوراً إلى توقف تفاعل الأكسدة والاختزال وانقطاع سريان التيار الكهربائي في السلك الخارجي.
الرمز الاصطلاحي لخلية دانيال: Zn(s) | Zn2+(1M) || Cu2+(1M) | Cu(s).