الهدف

بنهاية هذا الدرس، سيكون الطالب قادراً على تحديد القطبين الموجب والسالب في الخلية الجلفانية، ووصف دور كل مكوّن فيها.

شرح الدرس

تُحوّل الخلية الجلفانية (الفولتية) طاقة تفاعل كيميائي تلقائي (يحدث من تلقاء نفسه) إلى طاقة كهربية. تتكوّن من قطبين معدنيين مختلفين، كل منهما مغموس في محلول يحتوي على أيوناته الخاصة، ويتصل القطبان بسلك خارجي، مع قنطرة ملحية تربط المحلولين للحفاظ على التعادل الكهربي.

الأنود (المصعد): القطب الذي تحدث عنده الأكسدة (فقد إلكترونات)؛ يُعد القطب السالب في الخلية الجلفانية (مصدر الإلكترونات المتدفقة عبر السلك الخارجي).

الكاثود (المهبط): القطب الذي تحدث عنده الاختزال (اكتساب إلكترونات)؛ يُعد القطب الموجب في الخلية الجلفانية (يستقبل الإلكترونات القادمة عبر السلك الخارجي).

تتدفق الإلكترونات في السلك الخارجي من الأنود إلى الكاثود؛ بينما تسمح القنطرة الملحية بحركة الأيونات بين المحلولين للحفاظ على التعادل الكهربي في كل نصف خلية أثناء سير التفاعل.

أسئلة تدريبية

1. في الخلية الجلفانية، عند أي قطب تحدث الأكسدة: الأنود أم الكاثود؟

عرض الإجابة

الأنود.

2. في الخلية الجلفانية، عند أي قطب تحدث الاختزال: الأنود أم الكاثود؟

عرض الإجابة

الكاثود.

3. ما إشارة الأنود (موجب أم سالب) في الخلية الجلفانية؟

عرض الإجابة

سالب.

4. ما إشارة الكاثود (موجب أم سالب) في الخلية الجلفانية؟

عرض الإجابة

موجب.

5. في أي اتجاه تتدفق الإلكترونات عبر السلك الخارجي الواصل بين قطبي الخلية الجلفانية؟

عرض الإجابة

من الأنود إلى الكاثود.

6. ما وظيفة القنطرة الملحية في الخلية الجلفانية؟

عرض الإجابة

تسمح بحركة الأيونات بين المحلولين للحفاظ على التعادل الكهربي في كل نصف خلية أثناء سير التفاعل، دون أن تسمح بالاختلاط المباشر بين المحلولين.

7. خلية جلفانية مكوّنة من قطب زنك وقطب نحاس (كما في التفاعل Zn+Cu²⁺→Zn²⁺+Cu المدروس سابقاً). أي القطبين (الزنك أم النحاس) يُعد الأنود في هذه الخلية؟ ولماذا؟

عرض الإجابة

قطب الزنك هو الأنود؛ لأن الزنك هو المادة التي تتأكسد في هذا التفاعل (كما تحدد سابقاً)، والأكسدة تحدث دائماً عند الأنود.

8. في نفس الخلية (زنك ونحاس)، أي القطبين يُعد الكاثود؟ ولماذا؟

عرض الإجابة

قطب النحاس هو الكاثود؛ لأن أيون النحاس Cu²⁺ يُختزل (يكتسب إلكترونات ليصبح نحاساً حراً) عند هذا القطب، والاختزال يحدث دائماً عند الكاثود.

9. لماذا لا يمكن الاستغناء عن القنطرة الملحية (أو ما يعادلها من وسيلة اتصال أيوني) في الخلية الجلفانية، رغم أن السلك الخارجي وحده يبدو كافياً لنقل الإلكترونات؟

عرض الإجابة

لأنه بدون القنطرة الملحية، سيتراكم شحنة موجبة صافية في نصف خلية الأنود (بسبب تكوّن أيونات موجبة من الأكسدة دون تعويض)، وشحنة سالبة صافية في نصف خلية الكاثود (بسبب استهلاك أيونات موجبة دون تعويض)؛ وهذا التراكم غير المتوازن للشحنة سيوقف التفاعل بسرعة كبيرة جداً؛ فالقنطرة الملحية تسمح بحركة الأيونات لموازنة هذا التراكم والحفاظ على استمرار التفاعل.

10. لماذا يُوصف مصدر الطاقة في الخلية الجلفانية بأنه تفاعل “تلقائي”، بخلاف الخلية الإلكتروليتية التي ستُدرس لاحقاً؟

عرض الإجابة

لأن التفاعل الكيميائي داخل الخلية الجلفانية يحدث من تلقاء نفسه (طاقة حرة سالبة، أي التفاعل يميل لأن يحدث دون الحاجة لمصدر طاقة خارجي يدفعه)، وهذا التفاعل التلقائي نفسه هو مصدر الطاقة الكهربية المُنتجة؛ بخلاف الخلية الإلكتروليتية التي تتطلب مصدر طاقة خارجي لدفع تفاعل غير تلقائي.

11. صف بإيجاز مسار حركة كل من الإلكترونات (في السلك الخارجي) والأيونات (عبر القنطرة الملحية) في خلية جلفانية تعمل بشكل طبيعي.

عرض الإجابة

تتدفق الإلكترونات عبر السلك الخارجي من الأنود (حيث تتحرر من التأكسد) إلى الكاثود (حيث تُستهلك في الاختزال)؛ بينما تتحرك الأيونات عبر القنطرة الملحية للحفاظ على التعادل الكهربي – عادة أنيونات تتحرك نحو نصف خلية الأنود (لتعويض الشحنة الموجبة المتراكمة)، وكاتيونات تتحرك نحو نصف خلية الكاثود (لتعويض الشحنة السالبة المتراكمة).

12. لماذا يجب أن يكون القطبان المعدنيان في الخلية الجلفانية من فلزين مختلفين (لهما ميل مختلف للتأكسد)، بدلاً من فلز واحد متطابق في كلا نصفي الخلية؟

عرض الإجابة

لأن مصدر الجهد الكهربي (فرق الجهد) في الخلية الجلفانية ينشأ أساساً من الفرق في الميل النسبي للتأكسد بين الفلزين؛ فإذا كان الفلزان متطابقين تماماً، فلن يكون هناك أي ميل صافٍ لتدفق الإلكترونات في اتجاه معين، ولن يتولد أي فرق جهد أو تيار كهربي قابل للاستخدام.

💬 ابدأ من هنا — افهم أولًااطلب من ChatGPT أن يشرح الدرس مرة أو مرتين أو حتى عشر مرات، بطريقة أبسط أو بأمثلة أو بمواقف من الحياة. عندما تفهم، اقرأ الدرس جيدًا ثم أجب عن الأسئلة الاثني عشر.
1
Copy lesson information
2
Open ChatGPT
Paste lesson information in the ChatGPT chat box.
Open ChatGPT
3
Press Enter / Send
Press Enter / Send, then wait for ChatGPT to get ready with your lesson.
تحميل هذا الباب / Download this Chapterنسخة كاملة للدراسة بدون إنترنت، مع الأسئلة والإجابات والصور المتاحة.