18.3
يولّد تفاعل أكسدة واختزال تلقائي كهرباء،تستطيع تغذية أجهزة كهربائية. ولكن كيف يعمل؟لنأخذ تفاعل الأكسدة والاختزال بين النحاس ومحلول نترات الفضة. عند وضعها في وعاء واحد،يتأكسد النحاس إلى أيونات نحاسية،بينما تُختزل أيونات الفضة إلى راسب فضة.
انتقال الإلكترونات هنا مباشر ولا يُولّد تيارًا كهربائيًا. إلّا أن أنصاف التفاعل هذه،عند فصلها فيزيائيًا والتوصيل بينها بواسطة دائرة خارجية،يُلاحظ وجود تيار كهربائي. هذا التركيب يُسمى خلية كهروكيميائية،وتُعرّف أكثر على أنها خلية جلفانيةأو خلية فولتية لتفاعل أكسدة واختزال تلقائي.
تتكون الخلية الجلفانية من نصفي-خليتين يحتوي كل منهما علي خليط نصف-تفاعل من قضيب معدني صلب موضوع داخل محلول كهروليت مقابل له. الخليطان هنا،هما نحاس داخل محلول نترات النحاس المائي،وفضة داخل محلول نترات الفضة المائي. المواد المتفاعلة المفصولة تُبدي جهد خلية،ولكن في غياب اتصال خارجي،لا يحدث أي تفاعل أو تدفق للإلكترونات.
عند توصيلهما خارجيًا،تُجبر الإلكترونات على التدفق بصورة غير مباشرة عبر الدائرة الخارجية،مما يمكن التفاعلين من الحدوث على كلا القطبين. بالاتفاق،يحدث التأكسد عند المصعد الذي يحمل الشحنة السالبة،ويحدث الاختزال عند المهبط الذي يحمل الشحنة الموجبة. عند انتقال الإلكترونات،تتشكل أيونات موجبة في نصف خلية الأكسدة،وتتشكل أيونات سالبة في نصف خلية الاختزال.
يتسبب هذا في تراكم الشحنات السالبة والموجبة،مما يمنع تدفق مزيد من الإلكترونات،والتي يجب تحييدها باستمرار كي يستمر التفاعل. وهكذا يتم التوصيل بين نصفي الخليتين بجسر ملحي:أنبوب على شكل حرف U مقلوب،يحتوي على معجون أو مادة هلامية مكونة من كهروليت خامل كنترات الصوديوم. ومع تواصل تفاعل الأكسدة والاختزال،تتدفق الأيونات المقابلة في نصفي الخليتين لضمان حيادية الشحنات دون خلط للكهروليت.
تُستخدم تدوينات خاصة أو رسومات تخطيطية،لوصف الخلية الجلفانية. يُمثل التأكسد على الطرف الأيسر والاختزال على الطرف الأيمن. يدل الخط العمودي المزدوج على جسر الملح الموصل بين نصفي الخليتين،بينما تدل الخطوط العمودية المنفردة على الوسائط بين مراحل المكوّنات.
إذا تواجد مكوّنان أو أكثر أثناء المرحلة ذاتها،توضع بينهما فواصل.
التفاعلات الكيميائية العفوية
تحدث تفاعلات الأكسدة والاختزال العفوية بكثرة في الطبيعة. يعد التفاعل الكيميائي الذي يحدث في بطارية AA يمكن التخلص منها تع…
حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.