Download
1 / 10
180 likes | 771 Views
د هناء ابوالمجد. مقدمة تاريخية فى علم الكيمياء الكهربية.
E N D
د هناء ابوالمجد مقدمة تاريخية فى علم الكيمياء الكهربية العلاقة بين الكيمياء والكهربية علاقة قديمة بدأت عندما لاحظ جلفانى حركة الضفدعة عند ملامستها بمعدنين مختلفين. بعدها اكتشف [ فولتا ] أنه يمكن توليد تيار كهربي بوضع معدنين مختلفين في محلول معين وذلك في العام 1793 ثم قام وليام نيكلسون مع آخرين باستخدام بطارية فولتا الابتدائية في تحليل الماء الى أكسجين وهيدروجين في العام 1800 ميلادية ثم بعد ذلك جاء فاراداي وتجاربه وقوانينه علم الكيمياء الكهربية هو العلم الذى يبحث فى التفاعلات الكيميائية التى تصاحب انطلاق أو امتصاص طاقة كهربائية فاراداي فولتا جلفانى
د هناء ابوالمجد التوصيل الكهربى انتقال الشحنات الكهربائية خلال المادة من نقطة إلى نقطة أخرى فى صورة تيار كهربائى الانتقال يكون من الطرف السالب الى الموجب وليس العكس لكى يتم التوصيل الكهربائى لابد من توافر عاملين هما : 2- فرق جهد يسبب حركة هذه الحاملات 1- حاملات للشحنات الكهربائية أنواع الموصلات الكهربية (حاملات الشحنة): 1- الموصلات الفلزية: هى المواد التى توصل التيار الكهربى عن طريق حركة الإلكترونات مثل سلك من النحاس 2- الموصلات او المحاليل الكتروليتية: هى المواد التى توصل التيار الكهربى عن طريق حركة أيوناتها مثل محلول NaCl المركبات الإلكتروليتية: مركبات أيونية تتكون من أيونات موجبة وأيونات سالبة و لا توصل التيار الكهربي وهي في الحالة الصلبة بسبب تراص ايوناتها و تقيدها فى شبكة بللورية. اذا تم تحرير هذه الأيونات عن طريق الصهر أو الذوبان في الماء تعزل الأيونات الموجبة عن السالبة وبالتالي توصل هذه المركبات التيار الكهربي
د هناء ابوالمجد ما معنى فرق الجهد الجهد يطلق على طاقة الدفع التي تسبب حركة الإلكترونات من القطب السالب إلى القطب الموجب (من الجهد الأعلى الى الجهد الأقل) فرق الجهد هو الشغل اللازم لإنتقال شحنة كهربائية من نقطة إلى اخرى، ويقاس فرق الجهد بالفولت شدة التيار الكهربى:يحدث التوصيل الكهربائي عبر الموصلات الكهربائية نتيجة لحركة الإلكترونات الحرة خلال هذه الموصلات تحت تأثير مجال مغناطيسي أو مجال كهربائي. تعرف شدة التيار الكهربى بكمية الكهرباء التي تمر عبر المقطع المستعرض للموصل في وحدة الزمن. ووحدته هي الأمبير. عندما تكون شدة التيار الكهربى واحد امبير وتمر فى مقطع (سلك او موصل) فإن كمية الكهربية تساوى واحد كولوم .
د هناء ابوالمجد الكيمياء الكهربية هي أحد فروع الكيمياء التي تهتم بدراسة التفاعلات التي تحدث عند سطح الاقطاب الكهربية. والكيمياء الكهربية نوعان: 1- كيمياء كهربية غير عكسية: و عندها يتم التفاعل الكيميائى بفضل تأثير جهد كهربى معين على التفاعل 2- كيمياء كهربية عكسية: وعندها يتولد جهدا كهربائيا نتيجة حدوث تفاعل كيميائى كما في حالة البطاريات و بشكل عام تتم الكيمياء الكهربائية عن طريق تفاعلات كيميائية من نوع تفاعل أكسدة-اختزال الكيمياء الكهربية في حقيقتها دراسة لظواهر الأكسدة والاختزال حيث تتناول دراسة التحول المتبادل بين الطاقة الكيميائية والكهربية ضمن إطار تفاعلات الأكسدة والاختزال التي تشكل قسمًا هامًا جدًا من التفاعلات الكيميائية
د هناء ابوالمجد انواع الخلايا الكهروكيميائية الخلايا التي تتم فيها التفاعلات الكهربية تعرف بالخلايا الكهروكيميائية وتنقسم الى قسمين: خلايا الكتروليتية Electrolytic cells: هي التي يحدث فيها تفاعلات كيميائية نتيجة مرور تيار كهربائي في محلول الكتروليتي وتعرف بالخلايا التحليل الكهربائي . اي هي الخلية التي يتم فيها تحويل الطاقة الكهربائية الى طاقة كيميائية الخلايا الالكتروليتية هي الأنظمة التي يتم فيها تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية نتيجة تفاعلات أكسدة وأختزال. لا تحدث بشكل تلقائي انما تحدث بفعل تطبيق جهد كهربىخارجى.
د هناء ابوالمجد انواع الخلايا الكهروكيميائية الخلايا التي تتم فيها التفاعلات الكهربية تعرف بالخلايا الكهروكيميائية وتنقسم الى قسمين: خلايا جلفانيةGalvanic cell: هي التي تنتج تيار كهربائي نتيجة لبعض التغيرات أو التفاعلات الكيميائية التي تحدث فيها .اي هي الخلية التي يتم فيها تحويل الطاقة الكيميائية الى طاقة كهربائية نتيجة حدوث تفاعل كيميائي الخلايا الجلفانية هي الأنظمة التي يتم فيها تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية نتيجة تفاعلات أكسدة وأختزال تحدث بشكل تلقائي مستمر .
اهم تطبيقات الكيمياء الكهربية 1- تطبيقات على الخلايا الالكتروليتية أ- تنقية المعادن: حيث يتم عمل خلية الكتروليتية (خلية تحليل كهربى) يكون فيها المعدن المراد تنقيته مصعدا (القطب الموجب) و يكون فيها المهبط (القطب السالب) من نفس المعدن لكن نقيا. عند توصيل الخلية تترسب الشوائب و يبدأ المصعد فى التأكسد (منتجا ايونات ذائبة) و بعدها تختزل تلك الايونات و تترسب على المعدن النقى (المهبط). ب- استخلاص الفلزات: مثال: تحضير الصوديوم عن طريق التحليل الكهربىلمصهوركلوريد الصوديوم. ج- الطلاء الكهربى: خلية تحليل كهربى يكون فيها: المعدن المراد طلائه = مهبط و المعدن المراد الطلاء منه (الفضة مثلا) = مصعد 2- تطبيقات على الخلايا الجلفانية: أ- البطاريات ب – خلايا الوقود ج- تفسير ظاهرة تأكل المعادن و حلها
اكسدة ذوبان اختزال ترسب د هناء ابوالمجد مكونات الخلية الجلفانية Zn = Zn2+ + 2e ماذا يحدث لكتلة كل قطب؟؟ ما فائدة القنطرة (الجسر) الملحية؟ Cu2++ 2e = Cu
د هناء ابوالمجد علامات ترميز الخلايا الكهروكيميائية Zn/Zn+2 (aq, 1 M) // Cu+2 (aq, 1 M) / Cu • على ماذا يدل كلا من ؟؟؟ • خط مائل (/) .......................................الفاصلة (,)......................................... • الرمز (//) ...........................................الأقواس(aq, 1M)................................. تفاعلات الاكسدة و الاختزال بالخلايا الجلفانية • اكملى • تفاعل الاكسدة ...................................................عند قطب ..........و يسمى ................... • تفاعل الاختزال...................................................عند قطب ..........و يسمى ................... • التفاعل الكلى (نصفى الخلية) ..................................................................................
1- زنى المعادلات الاتية Zn + HCl ZnCl2+ H2 Fe2O3 + CO CO2 + Fe 2- لديكى التفاعل الاتى أ- زنى المعادلة الكيميائية Al + CuO Al2O3+ Cu ب- اكملى الجمل الاتية: الانود ........... الكاثود .............العامل المؤكسد................... العامل المختزل............. كتلة Al ............. كتلة Cu ............الرمز الاصطلاحى للخلية عند تراكيز 1 مولار......................... 2- خلية جلفانية رمزها الاصطلاحي Al / Al3+ // Ag+ / Ag والمطلوب: أـ رسم الخلية الجلفانية كاملة البيانات موضحا اتجاه حركة الإلكترونات في الدائرة الخارجية. ب ـ كتابة التفاعلات النصفية عند كل من الآنود و الكاثود. ج- كتابة المعادلة الكلية مع مراعاة وزنها
