الخلايا الجلفانية

التفاعل الكهروكيميائي هو عملية يتم فيها نقل الإلكترونات بين مادتين ، حيث تفقد إحداهما الإلكترونات والأخرى تكتسبها. عندما تفقد مادة الإلكترونات ، نقول إنها خضعت للأكسدة أو أنها تأكسدت. عندما يكتسب الإلكترونات ، نقول إنه خضع للتخفيض أو تم تقليله. لمساعدتك على التمييز بين الاثنين ، تذكر عبارة "منصة النفط" ، التي تعني الأكسدة تفقد ، والتخفيض يكتسب. تحدث بعض التفاعلات الكهروكيميائية تلقائيا ، والتي يمكننا دراستها في خلية كلفانية.

تتكون الخلية الجلفانية من أربعة أجزاء رئيسية. أولا ، هناك قطبان معدنيان ، كل منهما مغمور في محلول إلكتروليت مختلف. تتكون المحاليل من الأيونات اللازمة لنصف التفاعلات ، إما تفاعل الأكسدة أو الاختتزال ، التي تحدث في كل قطب. يتم توصيل المحاليل بواسطة جسر ملحي ، مما يتيح تدفق الأيونات ويحافظ على حيادية شحنة المحاليل. يتم توصيل الأقطاب الكهربائية بواسطة دائرة خارجية ، والتي تنتقل الإلكترونات من خلالها أثناء التفاعل.

الأنود هو القطب الذي يتخلى عن الإلكترونات في التفاعل أو يتأكسد. الكاثود هو القطب الذي يكتسب الإلكترونات ويتم تقليله. لمساعدتك على التمييز بين هاتين التسميين ، تذكر عبارة "قطة حمراء" ، حيث يحدث التخفيض عند الكاثود.

إذن كيف نعرف أي معدن يعمل كقطب وأيها يعمل ككاثود؟ يمكننا استخدام جهد القطب القياسي للمعدن ، وهو مقياس لميل المعدن إلى فقدان الإلكترونات. يعني جهد القطب الكهربائي الأكثر سالبة أن المعدن لديه ميل أكبر لفقدان الإلكترونات. تتدفق الإلكترونات دائما من المعدن ذو الإمكانات القياسية المنخفضة إلى المعدن ذو الإمكانات القياسية الأكبر.

في الخلية الجلفانية ، تتدفق الإلكترونات من الأنود إلى الكاثود ، وبالتالي فإن الأنود هو المعدن ذو الإمكانات القياسية المنخفضة ، والكاثود هو المعدن ذو الإمكانات القياسية الأعلى. عندما تنتقل الإلكترونات بين القطبين ، يتم قياس الجهد الكهربائي. حجم الجهد الناتج يساوي الجهد القياسي للكاثود مطروحا منه الجهد القياسي للأنود.

لذلك ، إذا تم استخدام معدنين لهما إمكانات قطب كهربائي قياسية متشابهة في الخلية الجلفانية ، مثل الرصاص والقصدير ، على سبيل المثال ، فسيكون حجم الجهد الناتج منخفضا. إذا كانت المعادن لها إمكانات قياسية مختلفة ، مثل الفضة والمغنيسيوم ، فسيكون الجهد الناتج مرتفعا.

في هذا المختبر ، ستقوم ببناء خلية كلفانية باستخدام قطبين معدنيين وقياس الإمكانات الناتجة عند حدوث تفاعلات الأكسدة والاختزال. ستحدد بعد ذلك أقطاب معدنية غير معروفة باستخدام إمكانات قياسية معروفة وتحدد حجم الجهد الناتج.