1

مدخل الى الكيمياء الكهربائية

2

تصوروا..... كيف تكون الحياة دون بطاريات ؟

3

بال شك سيكون هناك الكثير من المعاناة........!

4

1: -المقدمة الكهربائية مع: الكيمياء يتعامل الذي الكيمياء فرع

طاقة تظهر حيث واالختزال االكسدة تفاعالت تطبيقاتالحرارة . من بدال كهربائية

واالختزال األكسدة يحدث : تفاعالت التي التفاعالت هييحدث بحيث أخرى إلى ذرة من لإللكترونـات انتقال فيهـــا

. العناصر أكسدة عدد في تغيير الكهروكيميائية تحويل : الخاليا فيه يتم جهاز عن عبارة هي

الخاليا . العكس أو كهربائية طاقة إلى الكيميائية الطاقةوهما : نوعين إلى تنقسم الكهروكيميائية

: ) الكيميائية الطاقة فيها تتحول حيث الكلفانية الخاليا أواالختزال األكسدة تفاعل فيها ويكون كهربائية طاقة إلى

خلية . : ، الزئبق بطارية ، الجاف العمود مثل تلقائيالوقود .

: ) ( ) فيها تتحول حيث التحليلية االلكتروليتية الخاليا بتفاعل فيها ويكون كيميائية طاقة إلى الكهربائية الطاقة

الطالء . خلية مثل تلقائي غير واالختزال األكسدةالكهربائي .

5

: -الكلفانية الخاليا فكرة كبريتات محلول به كأس في خارصين صفيحة غمس عند

اآلتي : يالحظ المحلول في فولتميتر ووضع الزرقاء النحاس. النحاس كبريتات لمحلول األزرق اللون يختفي تدريجيا قعر وفي الخارصين لوح على داكنة حمراء مادة تتجع

الكأس .. بالكأس المحلول حرارة درجة ترتفع : التفسير بواسطة اختزلت بالمحلول الموجودة النحاس كاتيونات

التالي : النحو على الخارصين ذرات النحاس كاتيونات الن وذلك مؤكسد عامل النحاس إذن

الكاتيونات تلك فتحولت الخارصين من الكترونات اكتسبتاللون يختفي ولذلك الكأس بقعر تترسب نحاس ذرات إلىبواسطة . تأكسدت الخارصين ذرات أن كما d تدريجيا األزرق

الثنائية الخارصين أيونات إلى فتحولت الثنائية النحاس أيوناتالتالي التفاعل يوضح :كما

6

أن أي مختزل عامل الخارصين يكون وبذلكنفس هي الخارصين أيونات فقدتها التي االلكتروناتوبسبب . النحاس أيونات اكتسبتها التي االلكتروناتتنتج النحاس الى الخارصين من االلكترونات انتقال

المحلول . حرارة درجة ارتفاع إلى تؤدي حرارية طاقةفهي الكأس قعر في المترسبة الحمراء المادة أما

اختزال نتيجة تكونت التي النحاس ذرات عن عبارةالثنائية . النحاس كاتيونات

الحرارية الطاقة لتحويل طريقة في العلماء فكرإلى النهاية في وتوصلوا ، كهربائية طاقة الى الناتجةالمؤكسد العامل فصل طريق عن وهو األمثل الحلاألكسدة عمليتي تحدث بحيث المختزل العامل عنثم d تماما ومنفصلين مختلفين مكانين في واالختزال

خارجية وسيلة عبر باالنتقال لإللكترونات يسمح ) عملية) حدوث مكان من معدني سلك أو موصلوبذلك اإلختزال عملية حدوث مكان إلى األكسدة

مستمر . كهربائي تيار على نحصل

7

3. -الكلفانية الخلية مكونات الخارصين بين السابق التفاعل من الناتجة الحرارية الطاقة لتحويل

مكونة كلفانية خلية تكوين يمكن كهربائية طاقة إلى النحاس وكبريتاتاآلتي : من

كبريتات محلول في d جزئيا مغمورة الخارصين من صفيحة بداخله إناء. ) الخارصين ) قطب تسمى الخلية نصفي أحد يمثل الخارصين

كبريتات محلول في d جزئيا مغمورة النحاس من صفيحة بداخله إناء. ) النحاس ) قطب تسمى اآلخر الخلية نصف يمثل النحاس

) معدنية ) أسالك بواسطة والنحاس الخارصين الصفيحتين توصيل يتم. المقاومة عالي فولتميتر إلى

زجاجية أنبوبة عن عبارة وهو ملحي جسر بواسطة المحلولين يوصلحرف شكل محلول Ụعلى على ويحتوي مقلوب بشكل ولكن

كبريتات ) ، الكالسيوم كلوريد مثل ملح أي من مركز الكتروليتي ) للنفاذ ...... ( ) قابلة أي نفوذة ومادة الخ الصوديوم نترات ، الكالسيوم

نصفي . بين األيونات بانتقال الملحي الجسر يسمح اآلجار أو الهالم منوالعامل المؤكسد العامل بين المباشر بالتماس تسمح ال لكنها الخلية

الملحي . للجسر بالنسبة وظيفة أهم تعتبر وهذه المختزل أكسدة عملية عنده تحدث الذي القطب فإن ، الخلية قطبي بين للتمييز

اختزال ) ( عملية عنده تحدث الذي والقطب األنود أو المصعد يسمى.) كاثود ) أو مهبط يسمى

8

الخاليا- 4 في الكهربائي التيار نشوءالكلفانية :

الخلية داخل يحدث ما توضيح يمكنبالرسم : موضح هو كما الكلفانية

9

من سرت االلكترونات أن على تدل الفولتميتر مؤشر حركةقطب أن كما ، النحاس قطب إلى الخارصين قطب

قطب على حمراء مادة وتراكمت d تدريجيا تآكل الخارصين . d تدريجيا يخفت النحاس لكبريتات األزرق واللون النحاس

: التالي االصطالحي بالرمز الكلفانية الخلية تمثلZn / Zn2+ // Cu2+/ Cu ) ( ثم اليسار إلى d أوال األكسدة تفاعل نصف يكتب حيث

تفاعل ) // ( نصف يكتب ثم بالخطين الملحي الجسر تمثلالمفقودة ) ( االلكترونات تكتب أن دون اليمين إلى االختزال

المكتسبة . أونصفي : مالحظة في متساوي غير االلكترونات عدد كان إذا

كما ) التبادلي الضرب طريق عن مساواتهما يجب التفاعلالمعادالت ( . وزن في

قطب: تمرين من مكونة كلفانية خلية في يحدث ما وضحنحاس وقطب األلومنيوم نترات محلول في مغمور األلومنيوم

نحاس نترات محلول في .مغمور

10

11

التحليلية ) ( :فكرة- 5 االلكتروليتية الخاليامن الخاليا من النوع هذا عمل معرفة يمكن

الكلفانية الخاليا مع مقارنتها :خاللالجلفانية الخلية التحليلية الخلية

الى الكيميائية الطاقة تحول كهربائية

الى الكهربائية الطاقة تحولكيميائية

واالختزال االكسدة تفاعل تلقائي

واالختزال االكسدة تفاعلتلقائي غير

ملحي جسر ملحي يوجد جسر يوجد ال

كهربائي مصدر يوجد ال كهربائي مصدر يوجد

12

6 : -الكهربائي الطالء خاللها ويترسب فلزي ايون فيها يختزل الكتروليتية عملية وهو

من . : الخلية وتتكون معين سطح على صلب فلز المصعد الموجب بالقطب توصل الطالء فلز من قطعة

. ) مثال) الفضة. الطالء لفلز ملح محلول ( ملعقة المهبط السالب بالقطب يوصل طالئه المراد الجسم

. ) مثال نحاسية. الكهربائي للتيار مصدر تحدث الفضة من بطبقة النحاسية الملعقة طالء فعند

التالية : التفاعالت : المصعد الموجب القطب - Ag(s) Ag+ + eعند: المهبط السالب القطب Ag+ + e- Ag(s)عند

. النحاسية الملعقة على الفضة تترسب بحيث

13

14

: االسئلة . الكهربائية الكيمياء عرف واالختزال عرف األكسدة . تفاعالتالكهروكيميائية عرف . الخاليا انواع الكهروكيميائية عدد . الخاليا . الكلفانية الخلية عمل فكرة فسر في كهربائية طاقة الى الحرارية الطاقة تحويل كيفية استنتج

الكلفانية . الخلية الكلفانية . لخص الخلية مكونات . الملحي الجسر عرف الكلفانية ارسم االجزاء . الخلية على d مؤشرا كيفية الكلفانية حلل الخاليا في الكهربائي التيار . نشوء بين الكلفانية قارن االلكتروليتية . الخاليا والخاليا . الكهربائي الطالء خلية عرف الكهربائي مكونات لخص الطالء . خلية . الكهربائي الطالء خلية صمم

15

References1 -Herance, J.R., Concepci.n, P., Dom 駭 ech, A., Bourdelande, J.L.,

Marquet, J., and Garc, H. 2005. Anionic organic guests incorporated within zeolites. Adsorption and reactivity of the Meisenheimer complex in faujasites. Chemistry A European Journal 11, 6491–6502.

2 -Go, J.-Y., and Pyun, S.-I. 2007. A review of anomalous diffusion phenomena at fractal interface for diffusion-controlled and non-diffusion-controlled transfer processes. Journal of Solid State Electrochemistry 11, 323–334.

3 -Giustetto, R., Llabr 駸 i Xamena, F.X., Ricchiardi, G., Bordiga, S., Damin, A., Gobetto, R., and Chierotti, M.R. 2005. Maya blue: A computational and spectroscopic study. Journal of Physical Chemistry B 109, 19360–19368.

4 -Dom 駭 ech, A., Dom 駭 ech, M.T., and V.zquez, M.L. 2007b. Chemometric study of Maya blue from the voltammetry of microparticles approach. Analytical Chemistry 79,2812–2821.

5 -Cheng, L., Li, H.-q., and Xia, Y.-y. 2006. A hybrid nonaqueous electrochemical supercapacitor using nano-sized iron oxyhydroxide and activated carbon. Journal of Solid StateElectrochemistry 10, 405–410.

6 -Alhalasah, W., and Rolze, H. 2007. Electrochemical bandgaps of a series of poly-3-p phenylthiophenes. Journal of Solid State Electrochemistry 11, 1605–1612.

16