ملخص الكيمياء تالتة ثانوي الكيمياء الكهربية

المصطلحات والتعريفات الكيميائية

• الأكسدة: عملية فقد الإلكترونات وزيادة في عدد التأكسد.
• الاختزال: عملية اكتساب الإلكترونات ونقص في عدد التأكسد.
• المصعد (الأنود): القطب الذي تحدث عنده الأكسدة.
• المهبط (الكاثود): القطب الذي تحدث عنده الاختزال.
• القنطرة الملحية: أنبوبة زجاجية على شكل حرف U مملوءة بمحلول إلكتروليتي لتوصيل نصفي الخلية.
• قطب الهيدروجين القياسي (SHE): قطب مرجعي جهده القياسي يساوي صفرًا.
• الجسر الملحي: يوصل بين نصفي الخلية لضمان استمرارية الدورة الكهربائية عن طريق نقل الأيونات.
• الإلكتروليت: محلول يحتوي على أيونات قابلة للتحرك لتوصيل التيار الكهربائي.
• الخلية الجلفانية: خلية كهربية تنتج تيارًا كهربائيًا من تفاعل أكسدة واختزال تلقائي.
• الخلية الإلكتروليتية: خلية كهربية تستخدم فيها طاقة كهربية من مصدر خارجي لإحداث تفاعلات أكسدة واختزال غير تلقائية.

التفاعلات والمعادلات الكيميائية

تفاعل أكسدة واختزال تلقائي

Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu

نوع التفاعل: أكسدة-اختزال الشروط: غياب الهواء، وجود محلول كبريتات النحاس الملاحظة: ترسب فلز النحاس على سطح الخارصين

تفاعل الأكسدة في الخلية الجلفانية

Zn → Zn²⁺ + 2e⁻

نوع التفاعل: أكسدة الشروط: وجود جسر ملحي، وجود سلك موصل الملاحظة: ذوبان فلز الخارصين في المحلول

تفاعل الاختزال في الخلية الجلفانية

Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu

نوع التفاعل: اختزال الشروط: وجود جسر ملحي، وجود سلك موصل الملاحظة: ترسب فلز النحاس على سطح الخارصين

قانون فاراداي الأول

m = Q × M / (n × F)

حيث:

• m: كتلة المادة المترسبة (بالميلوجرام mg)
• Q: كمية الكهربائية (بالميليكولوم millicoulomb)
• M: الكتلة المولية للمادة (بالميلوجرام/مول mg/mol)
• n: عدد الإلكترونات المترسبة
• F: ثابت فاراداي (96500 كولوم/مول)

مثال عددي: إذا كانت كمية الكهربائية 1000 ميليكولوم، والكتلة المولية للمادة 20 ميلوجرام/مول، وعدد الإلكترونات المترسبة 2، فما كتلة المادة المترسبة؟

الخواص والتركيب

• الخلايا الجلفانية تتكون من قطبين، كل منهما مغمور في محلول ملح.
• القطب السالب يسمى الأنود، والقطب الموجب يسمى الكاثود.
• الجسر الملحي يوصل بين نصفي الخلية لضمان استمرارية الدورة الكهربائية.
• الإلكتروليت هو محلول يحتوي على أيونات قابلة للتحرك لتوصيل التيار الكهربائي.

التطبيقات والاستخدامات

• الخلايا الجلفانية تستخدم في بطاريات السيارات والهواتف المحمولة.
• الخلايا الإلكتروليتية تستخدم في تحليل المحاليل ومصاهر الأملاح.
• الكيمياء الكهربية تستخدم في وقاية الحديد من الصدأ والتآكل.
• الكيمياء الكهربية تستخدم في تحقيق قوانين فاراداي.

جدول مقارنة

مسائل محلولة

1. إذا كانت كمية الكهربائية 500 ميليكولوم، والكتلة المولية للمادة 15 ميلوجرام/مول، وعدد الإلكترونات المترسبة 1، فما كتلة المادة المترسبة؟

الجواب: m = 500 × 15 / (1 × 96500) = 0.0778 ميلوجرام

2. إذا كانت كتلة المادة المترسبة 100 ميلوجرام، والكتلة المولية للمادة 20 ميلوجرام/مول، وعدد الإلكترونات المترسبة 2، فما كمية الكهربائية؟

الجواب: Q = 100 × 2 × 96500 / 20 = 965000 ميليكولوم

تنبيهات الامتحان

• يجب التأكد من وجود جسر ملحي في الخلية الجلفانية.
• يجب التأكد من وجود سلك موصل بين نصفي الخلية.
• يجب التأكد من وجود محلول ملح في الخلية الجلفانية.
• يجب التأكد من وجود أيونات قابلة للتحرك في المحلول الملحي.

قائمة المراجعة

1. ما هو تعريف الأكسدة والاختزال؟
2. ما هو نوع التفاعل الذي يحدث في الخلية الجلفانية؟
3. ما هو دور الجسر الملحي في الخلية الجلفانية؟
4. ما هو دور الإلكتروليت في الخلية الجلفانية؟
5. ما هو قانون فاراداي الأول؟
6. ما هو قانون فاراداي الثاني؟
7. كيف تنتج الخلايا الجلفانية تيارًا كهربائيًا؟
8. ما هي التطبيقات والاستخدامات للخلايا الجلفانية؟
9. ما هي التطبيقات والاستخدامات للخلايا الإلكتروليتية؟
10. كيف تؤثر الكيمياء الكهربية على وقاية الحديد من الصدأ والتآكل؟
11. كيف تؤثر الكيمياء الكهربية على تحقيق قوانين فاراداي؟
12. ما هو جدول مقارنة بين الخلايا الجلفانية والخلايا الإلكتروليتية؟

جميع المعادلات دفعة واحدة

Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu
Zn → Zn²⁺ + 2e⁻
Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu
m = Q × M / (n × F)

بالتوفيق في امتحاناتك!