شرح الخلايا الإلكتروليتية بالصوت والصورة (كيمياء 3 ثانوى المطور)

استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي اذهب الى الأسفل

15032014

مُساهمة 

. شرح الخلايا الإلكتروليتية بالصوت والصورة (كيمياء 3 ثانوى المطور)




الخلايا الالكتروليتية : هي الخلايا التي يتم فيها تحويل الطاقة الكهربية المأخوذة من مصدر خارجي الى طاقة كيميائية ضمن تفاعل أكسدة واختزال يعتمد على وجود التيار الكهربي
التفاعلات في الخلية الالكتروليتية يصاحبها امتصاص طاقة كهربية
وتتكون الخلية الالكتروليتية ( خلية التحليل الكهربائي ) بشكل مبسط من وعاء يحتوي على الكتروليت ( محلول أو مصهور ) ، به قطبان ( من مواد موصلة ) يتصل أحدهما بالطرف السالب للمصدر الكهربائي ( ويمثل قطب الكاثود ) حيث تتجه إليه الكاتيونات وتحدث عنده عملية الاختزال ، بينما يتصل القطب الآخر ( الانود ) بالطرف الموجب للمصدر الكهربائي ، حيث تتجه إليه الأنيونات
وتحدث عنده عملية الأكسدة ، ووظيفة القطبين إدخال الإلكترونات إلى الخلية أو إخراج الإلكترونات منها ، وقد تشارك في التفاعلات الحادثة أو لا تشارك فيها فتسمى في هذه الحالة بالأقطاب الخاملة من مثل البلاتين والجرافيت .
ونتيجة لمرور التيار في هذه الخلايا يتم تحليل المادة الالكتروليتية إلى مواد أبسط منها ، لذا تسمى هذه الخلايا بخلايا التحليل الكهربائي . والتحليل الكهربائي يمكن أن يحدث لمصاهير أو محاليل المواد الالكتروليتية.
وبالتالي فإن مكونات الخلية الالكتروليتية :
 - مصدر للتيار الكهربائي ( مولد – بطارية)
 - قطبين وأسلاك للتوصيل
 - موصل إلكتروليتي ) محلول أو مصهور (


الموصلات الالكتروليتية : الموصلات الالكتروليتية تقسم إلى قسمين : - مصاهير الالكتروليتية: وهي المصاهير التي تحتوي على كاتيونات وأنيونات حرة الحركة وتكون عادة مصاهير أملاح أو مصاهير أكاسيد أو هيدروكسيدات الفلزات.
- محاليل الالكتروليتية: وهي المحاليل المائية التي تحتوي بالإضافة إلى الماء كاتيونات وأنيونات حرة الحركة وتكون عادة محاليل أحماض أو قلويات أو أملاح .

الفرق بين التحليل الكهربائي للمصاهير الالكتروليتية و المحاليل الالكتروليتية :
أ- التحليل الكهربائي للمصاهير الالكتروليتية :
عند صهر مركب الالكتروليتي فإنه يتفكك إلى كاتيونات وأنيونات حركة الحركة:

مثال:

 
وعند وضع أقطاب موصلة بمصدر خارجي للتيار وتحت تأثير فرق الجهد فإن الكاتيونات سوف تتجه نحو القطب السالب ( الكاثود) وتحدث لها عملية الاختزال، والأنيونات تتجه نحو القطب الموجب ( الانود ) وتحدث لها عملية الأكسدة.
على أن يكون الجهد المطبق من البطارية أو المولد أكبر من جهد التفاعل الكلي الذي يحدث في الخلية.
النتيجة : عند التحليل الكهربائي للمصاهير الالكتروليتية يكون:
عند الانود ( + ): الأنواع الموجودة والمتحمل أكسدتها هي الأنيونات.
عند الكاثود ( - ): الأنواع الموجودة والمحتمل اختزالها هي الكاتيونات.

ب- التحليل الكهربائي للمحاليل الالكتروليتية:
عند إذابة مادة الكتروليتية في الماء فإنها إما أن تتأين أو تتفكك إلى كاتيونات وأنيونات حرة الحركة كما في المصهور وتحت تأثير فرق الجهد تتجه الايونات نحو الأقطاب المخالفة لها بالشحنة.
ومنه :
عند الانود ( +) الأنواع الموجودة والمحتمل أكسدتها هي:
1-  الأنيونات                    2- الماء                         3- مادة القطب
وتحدث الأكسدة للنوع الأقل في جهد الاختزال أولا.
عند الكاثود ( - ) الأنواع الموجودة والمحتمل اختزالها هي:
1-  الكاتيونات                     2- الماء
ويحدث الاختزال للنوع الأكبر في جهد الاختزال أولا.
ملاحظة1:
تكون حركة الايونات نحو الأقطاب المخالفة لها بالشحنة في المنطقة القريبة جدا من القطب اما الايونات الأبعد فتتحرك حركة عشوائية بتأثير الانتشار من التركيز الأعلى إلى التركيز الأقل.
ملاحظة 2 :
عند التحليل الكهربائي للمصاهير الالكتروليتية:
عند الانود لم يذكر احتمال أكسدة مادة القطب لأنه في مثل هذه الخلايا تكون مادة القطب خاملة ( أي ذات جهد اختزال مرتفع ).
ملاحظة 3 :
عند التحليل الكهربائي للمحاليل الالكتروليتية:
عند الكاثود لم يذكر احتمال اختزال مادة القطب لان مادة القطب لا بد أن تكون من فلز يوصل التيار الكهربائي ويكون عادة من الفلز والتي يصعب اختزاله فالاختزال يتم لكاتيونات الفلز.

أكسدة الماء :
تحدث عند الانود ( + ) إذا كان جهد اختزال الماء اقل من جهود الاختزال للأنواع الأخرى الموجودة:

وعند أكسدة الماء يتصاعد غاز الأكسجين ويزداد تركيز كاتيون الهيدرونيوم وبالتالي يصبح الوسط حمضي .
اختزال الماء :
يحدث عند الكاثود إذا كان جهد اختزال الماء اكبر من جهود الاختزال للأنواع الأخرى الموجودة:


وعند الاختزال  :يتصاعد غاز الهيدروجين ويزداد تركيز أنيون الهيدروكسيد أي أن الوسط يصبح قلوي .

العوامل التي تتوقف عليها أولوية تفاعلات الأكسدة والاختزال في المحاليل المائية
1- جهد الاختزال القطبي للأنواع الموجودة .
عند الكاثود توجد الكاتيونات والماء ويحدث الاختزال للنوع الأكبر في جهد الاختزال القطبي أولا .
ومثال على ذلك عند التحليل الكهربائي لأحد أملاح الصوديوم فإن الذي يختزل هو الماء لان جهد اختزاله اكبر وبالتالي لا يمكن الحصول على الفلزات التي جهود اختزالها أقل من الماء بالتحليل الكهربائي لمحلول أحد أملاحها .
وعند الانود توجد الأنيونات والماء ومادة القطب وتحدث الأكسدة للنوع الأقل في جهد الاختزال القطبي أولا .
مثال عند التحليل الكهربائي لمحلول كبريتات النحاس II باستخدام أقطاب من النحاس فإن الذي يتأكسد هو النحاس القطب (لان له اقل جهد اختزال ).

2- نوع مادة القطب: عند تغير نوع مادة القطب قد تؤثر على جهود الاختزال القطبية للأنواع الأخرى مثال على ذلك عند التحليل الكهربائي لمحلول كلوريد الصوديوم المشبع باستخدام الجرافيت كاثود الذي يختزل هو الماء لكن باستخدام الزئبق كاثودا تختزل كاتيونات الصوديوم ويتكون مملغم .

3- التركيز: بزيادة تركيز الكاتيونات عند الكاثود فان قيمة جهد اختزاله تزداد وبالتالي فإن عملية اختزالها تصبح أسهل
وبزيادة تركيز الأنيونات عند الانود فإن قيمة جهد اختزالها تقل وبالتالي فإن عملية أكسدتها تصبح أسهل.
4- درجة الحرارة :بارتفاع درجة الحرارة ومن معادلة نرنست والتغير في الطاقة الحرة مما يقل من جهد التفاعل
http://arabsh.com/files/0c3f414e64f2/الخلايا-الالكتروليتية-rar.html

العلم والايمان


الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل

مُشاطرة هذه المقالة على: Excite BookmarksDiggRedditDel.icio.usGoogleLiveSlashdotNetscapeTechnoratiStumbleUponNewsvineFurlYahooSmarking

 
صلاحيات هذا المنتدى:
لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى