نسخة الفيديو النصية
الفولتية الكلية لخلية الزئبق تساوي موجب 1.35 فولت. انظر جهد القطب الآتي: HgO الصلب زائد H2O السائل زائد إلكترونين تتفاعل لتكوين Hg السائل زائد اثنين OH سالب مائي. 𝐸 يساوي موجب 0.0977 فولت. ما جهد اختزال قطب الخلية الآخر؟ قرب إجابتك لأقرب أربع منازل عشرية.
تعد خلية الزئبق مثالًا لخلية جلفانية أولية. يشير المصطلح «أولي» إلى أن هذه الخلية مصممة من أجل استخدامها ثم التخلص منها عندما تصبح فارغة. ولا يمكن إعادة شحنها. الخلية الجلفانية هي نوع من الخلايا الكهروكيميائية التي تنتج طاقة كهربية من الطاقة الكيميائية باستخدام إلكترونات ناتجة عن تفاعل أكسدة واختزال تلقائي. أحد الأمثلة التي قد نكون على دراية بها: البطارية.
يركز هذا السؤال على بطارية الزئبق المستخدمة في الأجهزة، مثل معدات التصوير. تصنع خلايا الزئبق من الزنك وأكسيد الزئبق الثنائي، HgO. تحدث الأكسدة عند المصعد، وهو الزنك، ويحدث الاختزال عند المهبط، وهو أكسيد الزئبق الثنائي، مخلوطًا بقليل من الجرافيت. تعبر المعادلة المعطاة في السؤال عن عملية الاختزال التي يتعرض لها أكسيد الزئبق الثنائي. تتدفق الإلكترونات من المصعد، أي القطب السالب، عبر الإلكترونيات، وتعود إلى المهبط، وهو القطب الموجب.
يعمل محلول هيدروكسيد البوتاسيوم الموجود بين المصعد والمهبط باعتباره قنطرة ملحية. فهو يسمح للتيار بالمرور عن طريق إكمال الدائرة الكهربية، لكنه يحافظ على بقاء المواد الكيميائية المختلفة منفصلة عند الطرفين. تشير قيمة جهد الاختزال المرتفعة أو القيمة الموجبة الأكبر إلى ميل أكبر للاختزال؛ ومن ثم ترتبط بالمهبط.
نعلم أن أكسيد الزئبق الثنائي هو المهبط. ومن ثم من المتوقع أن يكون جهد الاختزال لقطب الزنك، أي المصعد، أقل من قيمة الزئبق التي تساوي موجب 0.0977 فولت. تشير قيمة جهد الاختزال المنخفضة أو القيمة السالبة الأكبر إلى ميل أقل للاختزال؛ ومن ثم ترتبط بالمصعد.
لنحسب الآن جهد اختزال الزنك ونتأكد من ذلك. يمكننا استخدام المعادلة الآتية وهاتين القيمتين لحساب جهد الاختزال لقطب الزنك. 𝐸 cell يساوي 𝐸 cathode ناقص 𝐸 anode. بما أن نصف الخلية الخاص بالزئبق هو المهبط في معظم بطاريات الزئبق، يمكننا التعويض بجهد الاختزال عن هذا القطب هنا. ويمكننا التعويض عن 𝐸 cell بجهد الخلية. بحساب ذلك، نحصل على القيمة سالب 1.2523 فولت، وهي قيمة 𝐸 anode.
أخيرًا، ما جهد اختزال القطب الآخر مقربًا إلى أربع منازل عشرية؟ الإجابة هي سالب 1.2523 فولت.
