نسخة الفيديو النصية
جهد الخلية القياسي للخلية الجلفانية: Zn الصلب، Zn2+ المائي، مولار واحد، Cu2+ المائي، مولار واحد، Cu الصلب هو 1.10 فولت. إذا كان جهد الاختزال القياسي لتفاعل Cu2+ المائي زائد إلكترونين لتكوين Cu الصلب هو موجب 0.34 فولت، فأوجد جهد الاختزال القياسي لتفاعل Zn2+ المائي زائد إلكترونين لتكوين Zn الصلب.
في هذا السؤال، نريد معرفة جهد الاختزال القياسي، الذي يعرف أيضًا بجهد القطب القياسي، لنصف خلية واحد من نصفي الخلية الجلفانية. تتكون الخلية الجلفانية من نصفي خلية هما المصعد والمهبط. المصعد هو موقع حدوث الأكسدة، في حين يحدث الاختزال عند المهبط. إذن، بوجه عام، يحدث تفاعل أكسدة واختزال في الخلية الجلفانية.
علمنا من المعطيات أن الجهد القياسي للخلية يساوي 1.10 فولت. يرمز إلى جهد الخلية القياسي بالرمز 𝐸 الخلية وأعلاه علامة ⦵. تشير علامة ⦵ إلى الظروف القياسية المحددة عند ضغط مقداره ضغط جوي واحد، ودرجة حرارة مقدارها 25 درجة سلزية، وتركيز إلكتروليت مقداره مولار واحد. معطى لنا أيضًا جهد الاختزال القياسي لأحد القطبين، وهو قطب النحاس، الذي يساوي موجب 0.34 فولت. وعلينا إيجاد جهد الاختزال القياسي لقطب الزنك.
يعرف جهد الاختزال القياسي بأنه فرق الجهد الكهربي بين نصف خلية وقطب الهيدروجين القياسي. وهو جهد القطب الذي سيختزل بالنسبة إلى جهد قطب الهيدروجين القياسي الذي يساوي 0.00 فولت.
باستخدام هذه المعادلة، يمكننا حساب القيمة المجهولة. جهد الخلية القياسي، أي 𝐸 الخلية، يساوي جهد الاختزال القياسي للمهبط ناقص جهد الاختزال القياسي للمصعد.
لكن أي قطب هو المهبط وأيهما المصعد؟ في رمز الخلية الاصطلاحي، دائمًا ما تكتب معلومات المصعد أولًا تليها معلومات المهبط. ومن ثم، نعلم أن النحاس هو المهبط، وأن أيونات النحاس تختزل إلى فلز النحاس في نصف الخلية هذا. ويتأكسد فلز الزنك إلى أيونات الزنك اثنين موجب.
يمكننا الآن التعويض بقيمتي الجهد الموضحتين في السؤال، وهما: 1.10 فولت لـ 𝐸 الخلية، وموجب 0.34 فولت لـ 𝐸 المهبط؛ لأن النحاس هو المهبط. وبإعادة الترتيب، نحصل على موجب 0.34 فولت ناقص 1.10 فولت. هذا يعطينا قيمة 𝐸 المصعد التي تساوي سالب 0.76 فولت، وهذا هو جهد الاختزال القياسي لقطب الزنك. من المنطقي أن يكون للزنك جهد اختزال قياسي أقل أو قيمة سالبة أكبر مقارنة بالنحاس؛ لأنه كلما قل جهد الاختزال القياسي للمادة، قل احتمال اختزالها، وزاد احتمال تأكسدها.
نعلم من رمز الخلية الاصطلاحي أن الزنك هو المصعد الذي تحدث عنده الأكسدة. لذا من المنطقي أن نحصل في النهاية على قيمة أقل أو قيمة سالبة أكبر من قيمة النحاس. ويجب أن ندرك أن هذه القيمة تشير إلى جهد أيونات الزنك التي ستختزل إلى فلز الزنك. لكن في الواقع، يتأكسد فلز الزنك إلى أيونات الزنك.
بذلك نكون قد حددنا أن جهد الاختزال القياسي للتفاعل النصفي للزنك يساوي سالب 0.76 فولت.
