فيديو السؤال: تحديد المعادلات النصفية العامة الصحيحة للتفاعلات التي تحدث عند مصعد الخلية الجلفانية ومهبطها الكيمياء

نسخة الفيديو النصية

تستخدم الجداول الآتية الرمزين ‪M‬‏ و‪Mn+‬‏ لتمثيل الذرات والأيونات. يمثل الرمز ‪M‬‏ ذرة فلز. ويمثل الرمز ‪Mn+‬‏ كاتيون هذا الفلز. يشير الرمز ‪𝑛‬‏ إلى عدد الإلكترونات اللازمة لتغيير الكاتيون ‪Mn+‬‏ إلى حالته الذرية ‪M‬‏. أي جدول يصف بصورة صحيحة التفاعلات عند مهبط ومصعد الخلية الجلفانية؟ أ: التفاعل عند المصعد، يتفاعل ‪M‬‏ لتكوين ‪M𝑛+‬‏ زائد ‪𝑛e‒‬‏؛ التفاعل عند المهبط، يتفاعل ‪M𝑛+‬‏ زائد ‪𝑛e‒‬‏ لتكوين ‪M‬‏. ب: التفاعل عند المصعد، يتفاعل ‪M𝑛+‬‏ زائد ‪𝑛e‒‬‏ لتكوين ‪M‬‏؛ التفاعل عند المهبط، يتفاعل ‪M‬‏ لتكوين ‪M𝑛+‬‏ زائد ‪𝑛e‒‬‏. ج: التفاعل عند المصعد، يتفاعل ‪M𝑛+‬‏ زائد ‪𝑛e‒‬‏ لتكوين ‪M‬‏؛ التفاعل عند المهبط، يتفاعل ‪M𝑛+‬‏ زائد ‪𝑛e‒‬‏ لتكوين ‪M‬‏. د: التفاعل عند المصعد، يتفاعل ‪M‬‏ لتكوين ‪M𝑛+‬‏ زائد ‪𝑛e‒‬‏؛ التفاعل عند المهبط، يتفاعل ‪M‬‏ لتكوين ‪M𝑛+‬‏ زائد ‪𝑛e‒‬‏.

للإجابة عن هذا السؤال علينا أن نتعرف على أنصاف الخلايا التي يمكن وصفها بأنها أقطاب في محاليل تحتوي على أيونات. نصفا خلية يكونان خلية كهروكيميائية، وهي عبارة عن نظام يحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربية، أو العكس. في هذا السؤال، نركز على الخلايا الجلفانية التي تحول تحديدًا الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربية من خلال تفاعلات الأكسدة والاختزال.

لنلق نظرة على شكل توضيحي للخلية ليساعدنا على تصور الخلية الجلفانية. نرى هنا قطعتين من الزنك والنحاس موضوعتين في محلولين. يمثل كل كأس نصف خلية. وتعمل المادتان باعتبارهما قطبين لنقل الأيونات من المحلول وإليه. تحتوي القنطرة الملحية على نوع غير تفاعلي من الأيونات، مثل ‪KNO3‬‏، للمساعدة في إكمال الدائرة الكهربية. يمكن أن يؤدي التيار المتولد نتيجة الفرق في الجهد بين نصفي الخلية بعض الوظائف، مثل تشغيل مصباح كهربي.

في هذا المثال يميل الزنك إلى أن يخضع للأكسدة، ويميل النحاس إلى أن يخضع للاختزال. ومن ثم، وفقًا للتعريف، فإن نصف الخلية المكون من الزنك يمثل المصعد، ونصف الخلية المكون من النحاس يمثل المهبط. إذا تتبعنا تدفق الإلكترونات، فسنلاحظ أن الزنك يتأكسد وتدخل أيوناته إلى المحلول، في حين تنتقل الإلكترونات عبر السلك وتتحد مع أيونات النحاس لتكوين النحاس الصلب. نلاحظ هنا التفاعلات النصفية مكتوبة عند كل طرف.

إذا استعضنا الآن عن العناصر في هذا المثال بالحرفين ‪M‬‏ و‪𝑛‬‏، يمكننا العودة إلى السؤال وإجابته. أي جدول يصف بصورة صحيحة التفاعلات عند مهبط ومصعد الخلية الجلفانية؟ نلاحظ أن الخيار الصحيح هو الخيار أ. التفاعل عند المصعد، يتفاعل ‪M‬‏ لتكوين ‪M𝑛+‬‏ زائد ‪𝑛e‒‬‏؛ التفاعل عند المهبط، يتفاعل ‪M𝑛+‬‏ زائد ‪𝑛e‒‬‏ لتكوين ‪M‬‏.