فيديو السؤال: تحديد وجه التشابه بين خلية وقود هيدروجين وخلية الزئبق الكيمياء • الصف الثالث الثانوي

نسخة الفيديو النصية

ما وجه التشابه الممكن بين خلية وقود الهيدروجين وخلية الزئبق؟ أ: المهبط من أكسيد الزئبق. ب: المصعد من البلاتين. ج: الإلكتروليت من ‪KOH‬‏. د: فرق الجهد في الظروف القياسية. هـ: التفاعل الذي يحدث عند المهبط.

الخلايا الجلفانية هي أنواع من الخلايا الكهروكيميائية التي تنتج طاقة كهربية من الطاقة الكيميائية. فهي تستخدم تفاعلات الأكسدة والاختزال لتوليد تدفق من الإلكترونات، وهو ما يمد الأجهزة الكهربية بالطاقة. يوجد نوعان من الخلايا الجلفانية. تستخدم الخلايا الجلفانية الأولية مرة واحدة فقط ثم يتم التخلص منها، بينما يمكن إعادة شحن الخلايا الجلفانية الثانوية وإعادة استخدامها. يقارن هذا السؤال بين خليتين جلفانيتين معروفتين، وهما خلية الزئبق وخلية وقود الهيدروجين. لنلق نظرة فاحصة على خلية الزئبق.

تحدث الأكسدة عند المصعد المظلل باللون الأزرق، والذي يحتوي على الزنك. ويحدث الاختزال عند المهبط المظلل باللون الوردي. يحتوي المهبط على أكسيد الزئبق. تتدفق الإلكترونات من المصعد إلى خارج القطب السالب عبر الدائرة الكهربية الخارجية، ثم تعود إلى المهبط عبر القطب الموجب. يعمل محلول هيدروكسيد البوتاسيوم بين المصعد والمهبط كقنطرة ملحية، وهو ما يسمح بإكمال الدائرة عن طريق السماح بتدفق الأيونات بشكل حر، مع الحفاظ على بقاء المواد الكيميائية منفصلة عند الطرفين.

لنلق نظرة على النوع الآخر من الخلايا الجلفانية الأولية، وهو خلية وقود الهيدروجين. على الجانب الأيسر من الشكل، نرى غاز الهيدروجين ينفذ إلى الداخل. ثم ينفذ إلى المصعد، وأي كمية زائدة من الهيدروجين تنفذ إلى الخارج. تنتقل الإلكترونات من غاز الهيدروجين عبر الدائرة الكهربية، مكونة بذلك تيارًا. تتفاعل أيونات الهيدروجين الناتجة مع أيونات الهيدروكسيد من إلكتروليت هيدروكسيد البوتاسيوم، مكونة الماء. على الجانب الآخر من الشكل، نرى غاز الأكسجين ينفذ إلى المهبط. ويتحد مع الإلكترونات والماء لتكوين المزيد من أيونات الهيدروكسيد. ويخرج الفائض من غاز الأكسجين والماء والحرارة إلى خارج النظام.

بعد أن أصبحنا على دراية بطريقة عمل هاتين الخليتين، يمكننا البحث عن أوجه التشابه. خلايا الزئبق فقط هي التي تحتوي على مهبط من أكسيد الزئبق؛ إذن، الخيار أ غير صحيح.

لا يحتوي أي النوعين من الخلايا على مصعد من البلاتين، لذا فالخيار ب غير صحيح أيضًا. يستخدم كلا المثالين محلول إلكتروليت من هيدروكسيد البوتاسيوم، لذا قد يمثل الخيار ج الإجابة الصحيحة. تستخدم كلتا الخليتين تفاعلات أكسدة واختزال مختلفة، ومن ثم ستختلف فروق الجهد لكل منهما. إذن، الخيار د غير صحيح. وبما أن تفاعلات الأكسدة والاختزال مختلفة في كل خلية منهما، فلن تكون التفاعلات عند المهبط متماثلة. تعمل خلايا الزئبق على تقليل أكسيد الزئبق، وتعمل خلايا وقود الهيدروجين على تقليل غاز الأكسجين. ومن ثم، الخيار هـ غير صحيح.

إذن، الإلكتروليت من ‪KOH‬‏ هو الإجابة الصحيحة.