نسخة الفيديو النصية
أوجد، لأقرب ثلاث منازل عشرية، جهد الخلية القياسي للخلية الجلفانية التي تتضمن التفاعل الإجمالي الآتي: اثنان Ag+ مائي زائد Fe صلب في حالة اتزان مع اثنين Ag صلب زائد Fe2+ مائي.
لدينا في السؤال جهدا القطبين القياسيين لمعادلتين نصفيتين. الخلية الجلفانية نوع من الخلايا الكهروكيميائية التي تتولد فيها الإلكترونات تلقائيًّا من خلال تفاعل أكسدة واختزال. تتكون الخلية الجلفانية من نصفي خلية موصلين بسلك وقنطرة ملحية. يحدث تفاعل أكسدة نصفي في نصف خلية واحد. ويسمى نصف الخلية الذي يحدث فيه الأكسدة بالمصعد. وتنتقل الإلكترونات الناتجة عن تفاعل الأكسدة النصفي عبر السلك إلى القطب الآخر. وتستهلك الإلكترونات هنا في تفاعل الاختزال النصفي. ويسمى القطب الذي يكون موضع الاختزال بالمهبط.
في التفاعل الموجود في هذا السؤال، تكون أيونات الفضة الموجبة فلز الفضة الصلب. إذن، تستقبل الفضة إلكترونًا، وتختزل، وهو ما يجعل الفضة مهبط هذه الخلية الجلفانية. وفي الوقت نفسه، يفقد الحديد إلكترونين ليكون أيونات الحديد اثنين موجب. إذن، الحديد يتأكسد. ويحدث هذا التفاعل عند مصعد الخلية الجلفانية. علينا أن نحسب جهد الخلية القياسي للخلية التي تتكون من الفضة والحديد. سنفعل ذلك باستخدام جهدي القطبين القياسيين المعطيين. جهد القطب القياسي هو فرق الجهد بين قطب الهيدروجين القياسي ونصف الخلية في ظروف قياسية محددة.
الظروف القياسية هي أن يكون تركيز المحلول واحدًا مولار، وضغط الغاز واحدًا بار أو واحدًا ضغط جوي تقريبًا، ودرجة الحرارة 25 درجة سلزية. يخبرنا جهد القطب القياسي بميل نصف الخلية لاستقبال الإلكترونات. ويشير جهد القطب القياسي ذو القيمة الموجبة الأكبر إلى أن نصف الخلية لديه ميل أكبر لاستقبال الإلكترونات. جهد القطب القياسي للفضة قيمته موجبة أكثر من قيمة جهد القطب القياسي للحديد. لذا، أيونات الفضة الموجبة لديها ميل أكبر لاستقبال الإلكترونات. إذن، من المنطقي أن تستقبل أيونات الفضة الموجبة الإلكترونات وتختزل في هذا التفاعل، في حين يتأكسد الحديد.
يمكننا حساب جهد الخلية القياسي بطرح جهد القطب القياسي عند المصعد من جهد القطب القياسي عند المهبط. تحدد هذه المعادلة أن جهدي القطبين يجب أن يكونا جهدي اختزال، وهو ما يطابق جهدي القطبين الموضحين في الجدول، وهما بالفعل جهدا اختزال وليسا جهدي تأكسد. يمكننا أيضًا كتابة هذه المعادلة باستخدام جهد القطب القياسي بدلالة التأكسد. هاتان المعادلتان متساويتان لأن جهد القطب القياسي للاختزال هو نفسه جهد التأكسد القياسي، ولكن بالإشارة المعاكسة. إذن، جهد التأكسد القياسي للحديد سيكون موجب 0.447 فولت.
دعونا نحسب إذن جهد الخلية القياسي للخلية الجلفانية. الفضة هي العنصر الكيميائي الموجود عند المهبط. جهد القطب القياسي للفضة يساوي موجب 0.7996 فولت. لاحظ أنه على الرغم من وجود اثنين أمام الفضة في معادلة التفاعل، فإن هذا لا يؤثر على جهد القطب القياسي الذي نعوض به في المعادلة. العنصر الكيميائي الموجود عند المصعد هو الحديد. جهد القطب القياسي للحديد يساوي سالب 0.447 فولت. وهذا يعطينا موجب 1.2466 فولت. طلب منا في السؤال إيجاد جهد الخلية القياسي لأقرب ثلاث منازل عشرية، لذا، الإجابة النهائية هي موجب 1.247 فولت. إذن، جهد الخلية القياسي للخلية الجلفانية التي تتكون من الفضة والحديد يساوي موجب 1.247 فولت.
