فيديو السؤال: تحديد الجهاز الذي لا يعمل بواسطة خلية أولية الكيمياء

نسخة الفيديو النصية

أي المنتجات الآتية لا يمكن تشغيله بواسطة خلية أولية على الأرجح؟ أ: السيارة الكهربية، ب: المنبه، ج: الكاميرا العاكسة الأحادية العدسة، د: لعبة طفل، هـ: جهاز سمعي مساعد.

الخلايا الجلفانية نوع من أنواع الخلايا الكهروكيميائية التي تنتج طاقة كهربية من الطاقة الكيميائية. وتعد البطارية مثالًا شائعًا عليها. بداخل البطاريات، تحدث تفاعلات كيميائية تلقائية تنتج الكهرباء. تفاعلات الأكسدة والاختزال هذه تتسبب في تدفق الإلكترونات إلى دائرة خارجية تمد أجهزتنا بالطاقة. ثمة نوعان من الخلايا الجلفانية. تستخدم الخلايا الجلفانية الأولية مرة واحدة فقط قبل أن يتخلص منها أو يعاد تدويرها. في حين يمكن إعادة استخدام الخلايا الجلفانية الثانوية. وذلك لأن التفاعلات الكيميائية داخلها انعكاسية؛ ومن ثم يمكن إعادة شحنها. سنركز هنا على الخلايا الجلفانية الأولية.

دعونا نتناول بطارية الزئبق باعتبارها مثالًا على الخلية الجلفانية الأولية. يحتوي المصعد على الزنك، وفيه تحدث الأكسدة. ويحتوي المهبط على أكسيد الزئبق، وفيه يحدث الاختزال. لذلك، ستتدفق الإلكترونات من المصعد، أو القطب السالب، عبر الجهاز وتعود إلى المهبط الموجب. يعمل محلول هيدروكسيد البوتاسيوم بين المصعد والمهبط باعتباره قنطرة ملحية. حيث يكمل الدائرة الكهربية عن طريق السماح بمرور الأيونات المشحونة عبره، لكنه يحول دون اختلاط المواد الكيميائية.

دعونا نستعرض التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الخلية. نلاحظ تأكسد الزنك إلى أكسيد الزنك في المعادلة النصفية للمصعد. ونلاحظ اختزال أكسيد الزئبق إلى زئبق سائل في المعادلة النصفية للمهبط. عند كتابة المعادلة الكلية، ستحذف إلكترونات الماء وأيونات الهيدروكسيد؛ ومن ثم يمكن استبعادهما من المعادلة. كلما أنتج أكسيد الزنك والزئبق السائل، استهلكت البطارية. وبمجرد نفاد المتفاعلات لا يمكن استخدام البطارية بعد ذلك.

في الخلايا الجلفانية الثانوية، يمكن استخدام تيار خارجي لإحداث تفاعلات الأكسدة والاختزال في الاتجاه المعاكس. وهذا يؤدي إلى إعادة توليد المتفاعلات؛ مما يتيح إعادة استخدام الخلية. لكنه في الخلايا الجلفانية الأولية، لا يسمح تصميم الخلية والمواد الكيميائية الموجودة فيها بأن يتسبب تيار خارجي في إعادة بدء عمليات الأكسدة والاختزال. وبما أن التفاعلات الكيميائية في الخلايا الجلفانية الأولية غير انعكاسية، فلا يمكن إعادة شحن الخلايا الجلفانية الأولية.

وهكذا، عند النظر إلى قائمة الخيارات في السؤال، علينا البحث عن العنصر الذي يحتاج إلى إعادة شحنه مرارًا على الأرجح. يمثل الخيار أ الإجابة الأرجح؛ حيث تشتهر السيارات الكهربية بقابلية إعادة شحنها. أما بقية الخيارات، فتعتمد على الخلايا الجلفانية الأولية. وبما أنها لا تحتاج إلى إعادة الشحن، فلا يمثل أي منها إجابة صحيحة. إذن، الإجابة الصحيحة هي السيارة الكهربائية.