الكيمياء الكهربية    علم يهتم بدراسة التحول المتبادل بين الطاقة الكيميائية والطاقة الكهربية من خلال تفاعلات الأكسدة والاختزال
 تعريف : القوة الدافعة الكهربية     هي مجموع جهدي التأكسد والاختزال أو فرق جهدي التأكسد أو فرق جهدي الاختزال لقطبي الخلية  .
. القوة الدافعة الكهربية = جهد تأكسد الأنود  + جهد اختزال الكاثود
القوة الدافعة الكهربية = جهد تأكسد الأنود  - جهد تأكسد الكاثود
القوة الدافعة الكهربية = جهد اختزال الكاثود  - جهد اختزال الأنود
السلسلة الكهروكيميائية  هى  ترتيب جهود التأكسد القياسية تنازليا أو جهود الاختزال القياسية تصاعديا( بالنسبة لقيمة الصفر لجهد قطب الهيدروجين القياسي )
الخلايا الإلكتروليتية   خلايا يتم فيها تحويل الطاقة الكهربية إلى طاقة كيميائية على هيئة تفاعل أكسدة واختزال بشكل غير تلقائي لأنه يعتمد على مصدر دائم للتيار
نصف خلية إلكتروليتية:  نظام يتكون من وعاء به موصل ( لوح أو سلك) مغمورا جزئيا في محلول لأحد أملاحه
قطب الهيدروجين القياسي  يتكون قطب الهيدروجين القياسي من صفيحة من البلاتين مغطاة بطبقة إسفنجية من
البلاتين الأسود يمرر عليها تيار من غاز الهيدروجين تحت ضغط جوي ومغمورة في  محلول واحد مولار من أي حمض قوي ويسمى قطب الهيدروجين تحت هذه الظروف بقطب الهيدروجين القياسي وجهده = صفر ويتغير عن الصفر بتغير تركيز أيون الهيدروجين في المحلول أو بتغير الضغط الجزيئي للغاز ويرمز لنصف خلية الهيدروجين القياسية
بالرمز الإصطلاحي Pt + H2 ( 1 atm.) / H+    :                  
الخلايا الأولية   :-هي أنظمة تختزن الطاقة في صورة كيميائية والتي يمكن تحويلها عند اللزوم ألى طاقة كهربائية وذلك من خلال تفاعل أكسدة واختزال تلقائي غير إنعكاسي ويتوقف هذا النوع من الخلايا عن العمل عندما تستهلك مادة المصعد وتنضب أيونات نصف خلية المهبط  ، و لا يمكن إعادة شحنها
الخلايا الثانوية  وهى خلايا يمكن إعادة شحنها  أي أن تفاعلاتها الكيميائية تفاعلات إنعكاسية وتختزن الطاقة الكهربية على هيئة طاقة كيميائية والتي يمكن تحويلها مرة أخرى إلى طاقة كهربية عند اللزوم
الكولوم      كمية الكهرباء التي لو أمرت في محلول نترات الفضة لمدة ثانية لترسب 1.118 مجم فضة
أو كمية الكهربية التي تنتج من إمرار تيار شدته أمبير لمدة ثانية واحدة خلال موصل  
الفاراداي كمية الكهرباء اللازمة لترسيب أو تصاعد الكتلة المكافئة ( المكافيء الجرامي) من أي مادة ويساوي 96500 كولوم
القانون الأول لفاراداى    تتناسب كمية المادة المتكونة أو المستهلكة عند أي قطب سواء كانت غازية أو صلبة تناسبا طرديا مع كمية الكهرباء التي تمر في المحلول الإلكتروليتي
القانون الثانى لفاراداى           عند مرور كمية ثابتة من التيار الكهربي فى محاليل أملاح مختلفة متصلة على التوالي فإن كتل المواد المتكونة عند الأقطاب تتناسب مع كتلها المكافئة
القانون العام للتحليل الكهربي
عند مرور واحد فاراداي (96500 كولوم) خلال إلكتروليت فإن ذلك يؤدي إلى ذوبان أو تصاعد أو ترسيب كتلة مكافئة جرامية من المادة عند أحد الأقطاب
القوانين المستخدمة في حل مسائل الكهربية
كمية الكهرباء ( بالكولوم ) = شدة التيار ( بالأمبير) ×  زمن المرور( بالثانية )
كتلة المادة ( أ )     كتلة مكافئة للمادة ( أ )
                =                             وذلك عند مرور نفس كمية التيار في محلولين أ وب
كتلة المادة ( ب )   كتلة مكافئة للمادة ( ب )

الذرة الجرامية = الكتلة المكافئة × التكافؤ  
كمية الكهرباء بالفاراداي اللازمة لترسيب جرام/ذرة ( مول) أو ذرة جرامية
                                     = الفاراداي × التكافؤ
فمثلا كمية الكهرباء اللازمة لترسيب جرام/ذرة من النحاس بناء على التفاعل
Cu2+       +       2e-                           Cu                 يساوي  2 فاراداي
                                     كمية الكهرباء بالكولوم × الكتلة المكافئة
كتلة المادة المترسبة (بالجرام)  =
                                                   96500                    
                           شدة التيار بالأمبير × الزمن بالثواني × الكتلة المكافئة
كتلة المادة المترسبة (بالجرام)  =
                                                   96500
كمية الكهرباء اللازمة لتصاعد مول من أي غاز (22.4لتر )= فاراداي × التكافؤ × 2
أهم تعليلات الباب الثامن
علل زوال لون كبريتات النحاس عند وضع ساق خارصين في محلولها
لأن الخارصين يحل محل النحاس وتتكون كبريتات خارصين عديمة اللون
علل لا يمكن الحصول على طاقة كهربية عند وضع ساق خار صين في محلول كبريتات نحاس ؟
بسبب ترسب النحاس على صفيحة الخارصين فينعزل عن المحلول وبالتالي يقف التفاعل بعد فترة
علل: الخارصين يحل محل النحاس فى محاليل أحد أملاحه بينما لا يحل النحاس محل الخارصين فى محاليل أملاحه
لأن جهد تأكسد الخارصين أعلى من جهد تأكسد النحاس فيكون أكثر نشاطاً منه ولذلك يحل محله فى  محاليل أملاحه
علل: لا تحفظ قطرة نترات الفضة في أوعية نحاسية
لأن جهد تأكسد النحاس أعلى من جهد تأكسد الفضة فيكون أكثر نشاطاً من الفضة فيحل محلول نترات الفضة
علل: عدم وضع محلول كبريتات النحاس في أواني حديدية
لأن جهد  تأكسد الحديد أعلى من تأكسد النحاس ولذلك فهو أكثر نشاطاً من النحاس فيحل محله في محلول كبريتات النحاس
علل يتوقف التيار الكهربي في خلية دانيال بعد فترة  ؟
ويتوقف مرور التيار الكهربي بين نصفي الخلية عندما يذوب كل فلز الخارصين في نصف خلية الخارصين أو تنضب أيونات النحاس بسبب ترسبها على هيئة ذرات نحاس في نصف خلية النحاس
 علل الخلايا الجلفانية يعتبر الآنود هو القطب السالب بينما يعتبر الكاثود هو القطب الموجب  ؟ .
  تفسير ذلك : أنه فى الخلايا الجلفانية تحدث عملية الأكسدة عند الآنود مما يؤدى إلى تحرر الإلكترونات عنده وهى مصدر الشحنة الكهربائية التي  تسرى خلال   سلك التوصيل إلى الكاثود   لذ يعتبر الآنود فى الخلية الجلفانية هو القطب السالب ( حيث تتم عملية الأكسدة) بينما  يعتبر الكاثود الذى يستقبل الإلكترونات هو القطب الموجب ( حيث تتم عملية الأخترال)  .
علل توجد  القنطرة الملحية فى الخلايا الجلفانية :
1- حتى لا يتوقف سريان التيار الكهربائي عبر سلك التوصيل نتيجة :
(أ) تشبع محلول نصف خلية النحاس : بأيونات الكبريتات السالبة
(ب) تشبع محلول نصف خلية الخارصين: بأيونات الخارصين الموجبة .
2- تقوم بمعادلة الشحنات الموجبة والسالبة التي تتكون في محلولي نصف الخلية نتيجة تفاعل الأكسدة والاختزال
3- تمنع القنطرة تكون فرق جهد بين محلولي نصف الخلية
علل: القوة الدافعة الكهربية هي المجموع الجبري لجهد التأكسد والاختزال الحادث فى الخلية وهى تساوى أيضا فرق جهدي التأكسد لقطبي الخلية ؟
لأن القيمة العددية لجهد الاختزال هي نفسها القيمة لجهد الأكسدة ولكن بإشارة مخالفة
علل: السلسلة الكهروكيمائية رتبت فيها جميع الفلزات ترتيباً تنازلياً حسب جهود التأكسد القياسية بالنسبة لقطب الهيدروجين القياسي
لأن جهد التأكسد لقطب الهيدروجين القياسي = صفر
علل الخلايا الأولية لا يمكن إعادة شحنها مرة أخرى لآن المواد الداخلة في تركيبها تستنفذ
علل تسمى الخلايا  الأولية بالخلايا الجافة ؟
لأن المواد الإلكتروليتية تكون في صورة جافة وليست سائلة
علل: تحتوى عجينة الكاثود في  العمود الجاف على ثاني أكسيد المنجنيز
ثاني أكسيد المنجنيز يؤكسد الهيدروجين الناتج من اختزال كاتيون الأمونيوم عند الكاثود ويتحول إلى ماء فيمنع حدوث استقطاب الجرافيت كما أن الماء الناتج يجعل العجينة دائما رطبة
علل يجب التخلص من بطارية الزئبق بطريقة آمنة ؟
يجب التخلص من هذه البطارية بطريق آمنة لأنها تحتوي على الزئبق وهو مادة سامة
علل خلية الزئبق تستخدم في سماعات الأذن والساعات  ؟
لصغر حجمها
علل يفضل استخدام بطارية الكادميوم – نيكل عن البطاريات الجافة ؟
لأنها خلية ثانوية يمكن إعادة شحنها من جديد
علل تعتبر بطارية الكادميوم – نيكل القلوية خلية إنعكاسية ؟
لأن عند توصيلها بمصدر كهربي خارجي قوتها الدافعة الكهربية أكبر قليلا من تيار الخلية تنعكس التفاعلات فتتحول تفاعلات الأكسدة إلى تفاعلات إختزال وتفاعلات الإختزال إلى تفاعلات أكسدة وتتحول إلى خلية تحليلية
علل يمكن التعرف على حالة بطارية السيارة من كثافة حمض الكبريتيك الموجود بها ؟
لأنه إذا قلت كثافة الحمض إلى أقل من 1.2 جم/سم3 فهذا يعني حاجة البطارية إلى إعادة الشحن
علل: في الخلايا الجلفانية الكاثود هو القطب الموجب و الأنود هو القطب السالب
لأن الأنود تحدث عنده عملية أكسدة تؤدى إلى تكون الالكترونات وهى مصدر التيار الكهربي أما الكاثود هو القطب الموجب تحدث عنده عملية إختزال لأنه يستقبل الالكترونات
علل: يجب إعادة شحن مركم الرصاص من وقت لآخر
نتيجة استهلاك حمض الكبريتيك و زيادة كمية الماء فيضعف التيار الكهربي ويتحول الرصاص و ثاني أكسيد الرصاص إلى كبريتات رصاص
علل: استعمال المركم الرصاصي لمدة طويلة تقل شدة التيار
نتيجة استهلاك حمض الكبريتيك وزيادة كمية الماء وتغطية الأنود و الكاثود بكبريتات الرصاص فيضعف التيار الكهربي
علل: الكاتيونات تختزل عند الكاثود بينما الأنيونات تتأكسد عند الأنود  
الكاتيونات تختزل عند الكاثود لأنها تكتسب الكترونات أما الأنيونات تتأكسد عند الأنود لأنها تفقد الكترونات
علل: طلاء المعادن بالكهرباء له أهمية اقتصادية كبيرة
لأنها تحمى الفلز الأصلي من الصدأ و التآكـل وتعطيه مظهر لامع وأيضاً يمكن أن تغطيه بفلز نفيس مثل الذهب أو الفضة
علل يجب استبدال  أقطاب الكربون من وقت لآخر عند استخلاص فلز الألومنيوم
لأن الأكسيجين المتصاعد يتفاعل مع أقطاب الكربون مكونا غازات أول وثاني أكسيد الكربون
        +   2C                       CO    +    CO2            3/2 O2  
مما يسبب تآكل أقطاب الكربون ولذلك يجب إستبدالها من وقت لآخر
علل يستخدم حاليا مخلوط من أملاح فلوريدات الألومنيوم والصوديوم والكالسيوم بدلا من الكريولايت عند استخلاص فلز الألومنيوم  ؟
يستبدل الكريولايت بمخلوط من فلوريد الألومنيوم والصوديوم والكالسيوم حيث يخفض من درجة الانصهار ويقلل من كثافة المصهور مما يسهل من فصل الألومنيوم  والذي يكون راسبا في قاع خلية التحليل
علل أهمية انخفاض كثافة المصهور الذي يستخلص منه فلز الألومنيوم  ؟
حتى يسهل من فصل الألومنيوم  
علل يضاف فلوروسبار عند استخلاص الألومنيوم من البوكسيت كهربيا ؟
يضاف مع البوكسيت (Al2O3) المذاب في مصهور الكريولايت (Na3AlF6)  قليل من الفلوروسبارCaF2) ) لخفض درجة انصهار المخلوط من 2045 إلى 950 م
علل لا يفضل استخدام نحاس تقل درجة نقاوته عن 99.95 % في صناعة أسلاك الكهرباء
لأن  النحاس (99%) : يحتوى على شوائب من الحديد و الخارصين والذهب التي تقلل من قابلية النحاس للتوصيل الكهربائي حتى لو كانت بتركيزات قليلة . لذا يستخدم التحليل الكهربائي لتنقية النحاس من الشوائب غير المرغوبة لتصبح درجة نقاؤه عالية (95 ,99%) وهى المطلوبة فى أسلاك التوصيل الكهربائي
علل: مع أن شوائب الحديد و الخارصين تكون مختلطة بالنحاس الخام ولكنها لا تترسب على الكاثود عند تنقية النحاس بالتحليل الكهربي
لصعوبة اختزال أيونات الحديد و الخارصين بالنسبة لأيونات النحاس لأن جهد اختزالها أقل من جهد اختزال كاتيونات النحاس تبعا للسلسلة الكهروكيميائية
علل شوائب الذهب تتساقط أسفل المصعد عند تنقية فلز النحاس كهربيا ؟
لصعوبة تأكسدها (جهد تأكسدها منخفض )
علل: يهتم العلماء اهتماما كبيراً بالتحليل الكهربي وتطوير أبحاثه
لأنه يستخدم فى الطلاء بالكهربية و تحضير بعض المواد فى الصناعة و تنقية المعادن و إنتاج كمية وافرة من الماء وأيضاً فى الحصول على مصادر للتيار الكهربي مثل البطاريات
علل الخلية الجلفانية خلية انعكاسية ؟  
عند إمرار كمية من الكهربية أكبر قليلا من الكمية الناتجة من الخلية الجلفانية يستمر التيار في  الاتجاه الذي يسببه المصدر الخارجي فيحدث انعكاس للتفاعل التلقائي الذى كان يحدث فى الخلية فينعكس تفاعل الأكسدة إلى اختزال و الاختزال إلى أكسدة
ملحوظة
1-: جهد التأكسد لفلز = جهد الاختزال له بإشارة مخالفة
القوة الدافعة الكهربائية لخلية دانيال = جهد تأكسد الخارصين + جهد اختزال النحاس = 0.76+  0.34= 1.1 فولت
2- كلما زادت قيمة جهد التأكسد: كلما دل ذلك على سهولة تأكسد العنصر لأيوناته الموجبة (أو سهولة تأكسد أيون سالب) .
3- عند مقارنة قيمة جهدي التأكسد لقطبين فإن القيمة الأكبر تدل على القطب الذي سيحدث عنده التأكسد
( الأنود) والقيمة الأصغر تدل على القطب الذي سيحدث عنده الاختزال ( الكاثود ) ،إذا ما تم توصيلهما .
4- يمكننا التنبؤ من قيم جهدي التأكسد عما إذا كان التفاعل التلقائي بينهما ممكناً أم لا ، و بالتالي إمكانية إنتاج طاقة كهربائية وذلك :
  بحساب مجموع جهد التأكسد لأحدهما وجهد الاختزال للآخر، فإذا ما كان  المجموع موجباً دل ذلك على إمكانية حدوث التفاعل التلقائي وإنتاج الطاقة الكهربائية والعكس صحيح .
5- كلما زاد جهد التأكسد كلما كان الفلز أكثر نشاطا و بالتالي يمكن إحلال أيوناته محل أيونات فلز أقل نشاطا (أقل في قيمة جهد التأكسد) .
6-العناصر المتقدمة في المتسلسلة تحل محل العناصر التي يليها في محاليل أملاحها وكلما زاد البعد في الترتيب بين عنصرين كلما زادت قدرة العنصر المتقدم ( ذو جهد تأكسد عالي) على طرد العنصر المتأخر (ذو جهد تأكسد منخفض)
7-جميع  العناصر التي تقع فوق الهيدروجين في سلسلة الجهود تحل محل أيونات الهيدروجين في المحاليل الحامضية (أي يتصاعد الهيدروجين  ) بينما العناصر التي تلي الهيدروجين لا يمكنها أن تحل محله فى محاليل  الأحماض  
8-جهد الاختزال للعناصر التي تسبق الهيدروجين بإشارة سالبة  وتعتبر عوامل مختزلة لأنها تتأكسد بسهولة والتي تلي الهيدروجين بإشارة موجبة  وتعتبر عوامل مؤكسدة  لأنها تختزل بسهولة
9-العنصر الأقل جهد اختزال (أكثر جهد تأكسد) أكثر نشاطا يحل محل العنصر الأعلى جهد اختزال(أقل جهد تأكسد) الأقل نشاطا
مسائل على الجهد الكهربي
: خلية جلفانية مكونة من قطب ماغنسيوم فى محلول كبريتات ماغنسيوم تركيزه مول / لتر وقطب رصاص فى محلول نيترات رصاص II تركيزه  مول / لتر  اوجد ق . د . ك للخلية أذا علمت ان جهد تأكسد الماغنسيوم 2.363 فولت وجهد تأكسد الرصاص 0.126 فولت
ثم أكتب الرمز الاصطلاحى للخلية
الحلـ
حمل المذكرة كاملة ومنسقة ورد من هنا
http://www.mediafire.com/?5fk7gljh28lax5x