كتاب الأمتحان كيمياء الصف الثاني الثانوى 2024

 الباب الرابع (الكيمياء الكهربية)

 الكيمياء الكهربية :ـ هو علم الكيمياء الذى يهتم بدراسة التحول المتبادل بين الطاقة الكيميائية  والطاقة الكهربية من خلال تفاعلات الأكسدة والاختزال.

 تفاعلات الأكسدة والأختزال :ـ هى تفاعلات يتم فيها انتقال الألكترونات من احد المواد المتفاعلة الى الأخرى

تجربة الأكسدة والأختزال

الأكسدة(التاكسد :ـ  عملية يتم فيها فقد الكترون او اكثر اى زيادة الشحنة الموجبة او نقص الشحنة السالبة

العامل المؤكسد :ـ  مادة تكتسب الكترون او اكثر

الاختزال:ـ   عملية يتم فيها أكتساب الكترون او اكثر اى نقص الشحنة الموجبة او زيادة الشحنةالسالبة

العامل المختزل :ـ  مادة تفقد الكترون او اكثر

هناك نوعين من تفاعلات الأكسدة والأختزال

       1- تفاعل أكسدة واختزال تلقائى:ـ   

          يتم فيه تحويل الطاقة الكيميائية الى طاقة كهربية ويحدث بصورة تلقائية كما فى الخلايا الجلفانية  

         2-- تفاعل أكسدة واختزال غير  تلقائى:ـ   يتم فيه تحويل الطاقة الكهربية الى طاقة كيميائية اى لايحدث التفاعل الا فى وجود طاقة كهربية كما فى الخلايا الالكتروليتية

الخــــــلايـا الجلـــــــــفـانــــية

هى نظام لتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربية من خلال تفاعل أكسدة واختزال تلقائى.

خلــــــية دانـــيال

التركيب

     [1] نصف خلية الخارصتن : تمثل الأنـــود (المصعد) وهو القطب السالب وهو عبارة عن لوح من الخارصين مغمور فى محلول كبريتات خارصين

    [2] نصف خلية النحاس:ـ تمثل الكاثــود (المهبط) وهو القطب الموجب وهو عبارة عن لوح من النحاس مغمور فى محلول كبريتات نحاس

[3] القنطرة الـملحية: أنبوبة من الزجاج على شكل حرف (U) تحتوى على محلول إلكتروليتى (كبريتات صوديوم) لا يتفاعل ايوناته مع ايونات محلولى نصفى الخلية ولا مع مواد الأقطاب وغياب القنطرة يؤدى إلى توقف التفاعل وعدم مرور التيار الكهربى.

وظـيـفـة القنـــــطرة الـمـلــحية

       (1) التوصيل بين محلولى نصفى الخلية و تمنع الاتصال المباشر بينهما.

     (2)  تعادل الشحنات الموجبة ( أيونات Zn²⁺ فى خلية الزنك)والسالبة (أيونات SO₄^2- فى خلية النحاس ) فى نصفى الخلية والتى تتكون نتيجة تفاعل الأكسدة والأختزال .

       (3) تعمل على تكون فرق جهد بين محلولى نصفى الخلية.

ý    قطب الفلز او العنصر يكون عبارة عن ساق من الفلز او العنصر فى محلول ايوناته

ý  لا توجد طريقة مؤكدة ومباشرة لقياس الفرق المطلق فى الجهد الكهربى بين قطب فلز ومحلول أيوناته.

ý  ولكن يتم ذلك عن طريق تكوين خلية جلفانية من القطب المراد قياس جهده  وقطب آخر معلوم الجهد وقد اتخذ قطب الهيدروجين كمقياس باعتبار جهده الكهربى = صفر

تركيب قطب الهيدروجين القياسى:

       1- صفيحة من البلاتين مغطاة بطبقة من البلاتين الأسفنجى ( أسود البلاتين).يمرر عليها تيار من غاز الهيدروجين تحت ضغط 1 ضغط جو.تغمر هذه الصفيحة فى محلول حمض قوى تركيزه(1 مولار ).

   جهد قطب الهيدروجين القياسى (S.H.E)يساوى صفر عند هذه الظروف وإذا تغيرت هذه الظروف تغير جهده.

   الرمز الاصطلاحى له (Pt + H_2(1atmp)   /   2H⁺_1M )

( وتم ترتيب هذه الجهود القياسية ترتيبا تنازليا بالنسبة لجهود الأختزال السالبة وتصاعديا بالنسبة لجهود الأختزال الموجبة بحيث تكون أكبر القيم السالبة فى أعلى المتسلسلةواكبر القيم الموجبة فى ادنى المتسلسلة )

ومن خلال دراستك لـمتسلسلة الجهود الكهربية للعناصر يمكنك تحديد الأنود والكاثود فى تفاعلات الخلايا الكهربية عن طريق جهودها كما يمكنك تحديد النشاط الكيميائى لاى عنصر بالنسبة للاخر وفيما يلى بعض الحقائق التى تم الوصول اليها من دراسة المتسلسلة

حــقـائـق من مـتـســلـسـلة الـجـهــود الـكـهـربــية

1- العناصر  ذات جهود الأختزال الأكثر سالبية (جهود تأكسد اكثر ايجابية ) التى تقع عند قمة السلسلة تعتبر عوامل مختزلة قوية وهى الفلزات التى تتأكسد بسهولة؛ أى تفقد إلكتروناتها بسهولة عندما تتفاعل مع أيونات أى عنصر أدنى فى السلسلة.

اى انه فى اى خلية فأن العنصر الذى يكون جهد اختزاله اكثر سالبية (يعنى جهد تأكسده اكثر ايجابية ) يحدث له فى تفاعل الخلية عملية اكسدة وبالتالى فانه يمثل أنود فى الخلية

2- العناصر التى تقع ادنى المتسلسلة ذات جهود الأختزال الأكثر إيجابية (اى جهود تأكسد اكثر سالبية) صورتها المتأكسده (الأيون الموجب للفلز او  اللافلز فى حالته العنصرية) تعتبر عوامل مؤكسدة قوية لأنها تستطيع أن تكتسب إلكترونات بسهولة عندما تشترك فى تفاعل مع العناصر المتقدمة فى السلسلة.

اى انه فى اى خلية فأن ايون العنصر الفلزى(Cu⁺²) او ذرة اللافز الذى يكون جهد اختزاله اكثر ايجابية (يعنى جهد تأكسده اكثر سالبية ) يحدث له فى تفاعل الخلية عملية اختزال وبالتالى فانه يمثل كاثودفى الخلية

3- العناصر المتقدمة فى السلسلة تحل محل العناصر التى تليها فى محاليل أملاحها.

Zn + CuSO₄    =======   ZnSO₄ + Cu

وكلما زاد البعد بين العنصرين فى الترتيب كلما زادت قدرة العنصر المتقدم(الذى له جهد اختزال اكثر سالبية اى جهد تأكسد اكثر ايجابية) على طرد العنصر المتأخر (الذى له جهد اختزال اكثر ايجابية اى جهد تأكسد اكثر سالبية) من محاليل املاحه

4- جميع العناصر التى تقع فوق الهيدروجين فى متسلسلة الجهود الكهربية تحل محل الهيدروجين فى المحاليل الحامضية (يتصاعد الهيدروجين)

Fe + 2HCl   ==========  FeCl₂ + H₂

وبزيادة القيمة السالبة لجهد اختزال العنصر (القيمة الموجبة لجهد تاكسد العنصر) تزداد قدرة العنصر على الأحلال محل ايونات الهيدروجين , اما العناصر التى لها جهود اختزال موجبة اى جهود تأكسد سالبة والتى تلى الهيدروجين فلا تحل محل ايونات الهيدروجين

لمتابعة شرح المنهج كاملا على قناتنا على اليوتيوب قناة القمة أ/خالد الأسيوطى

شرح الباب الرابع ضغط ==== هنا

***********************

***********************