بعض
الخلايا الجلفانية :
تنقسم الخلايا الجلفانية تبعاً لطبيعة عملها لإنتاج
الطاقة الكهربية إلى:
[1] خلايا أولية ( البطاريات الجافة ) : مثل خلية الخارصين كربون ،
الخلية القاعدية و خلية الزئبق
[2] خلايا ثانوية ( البطاريات القابلة للشحن ) مثل
بطارية المركم الرصاصي .
]3 [ خلايا الوقود .
أولا
: الخلايا الجافة ( البطاريات الجافة ) .
المميزات
:
علل : لا يسهل (عملياً أو اقتصادياً) بل ربما يستحيل إعادة شحنها ؟
ü
لان تفاعل الخلية يصل
إلى حالة التوازن .
- . ...................
وهناك ثلاثة أنوع من هذه الخلايا .
أ-
خلية (بطارية )
الخارصين – كربون :
|
سؤال : مما
تتركب خلية الخارصين كربون ؟
التركيب:-
1- المصعد : وعاء
من الخارصين (أنود) قطب سالب يبطن بعجينه رطبة بيضاء من كلوريد الخارصين وكلوريد
أمونيوم.
2- المهبط : عمود من الكربون (كاثود) قطب موجب
يحاط بعجينه رطبة من ثانى أكسيد المنجنيز وكلوريد الأمونيوم .
3-
إلكتروليت: عجينة رطبة من كلوريد الخارصين وكلوريد
الأمونيوم وثاني أكسيد المنجنيز .
التفاعلات :
عند الانود ( المصعد)
Zn → Zn+2 + 2e-
عند الكاثود ( المهبط )
2MnO2 +
2NH4+
+ 2e- → 2MnO(OH) + 2NH3
![---](file:///C:/Users/69F8~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.png)
Zn + 2MnO2 + 2NH4+ → Zn2+ + 2NH3
+ 2MnO(OH)
القوة
الدافعة الكهربية = 1,5
فولت .
الاستخدامات :
تستخدم في
المصابيح اليدوية ، أجهزة الراديو ، المسجلات ، والعاب الأطفال وغيرها .
مميزاتها
:
·
أطول
عمرا وأصغر حجما .
·
لا
تحتوي على عمود كربون .
التركيب
:
§
المصعد
( الآنود ) : عبارة عن عجينة من فلز الخارصين وهيدروكسيد البوتاسيوم ( Zn-KOH ) .
§
المهبط
( الكاثود ) : عبارة عن ثاني أكسيد المنجنيز MnO2 .
§
الإلكتروليت
: محلول قلوي من KOH .
تفاعلات
الخلية القاعدية :
·
أكسدة
عند المصعد :
Zn +
2OH- →
Zn(OH)2 + 2e-
·
اختزال
عند المهبط :
2MnO2 + H2O + 2e-
→
Mn2O3 + 2OH-
التفاعل
الكلي للخلية :
→
Zn(OH)2 + Mn2O3 H2O
+ 2MnO2 + Zn
القوة الدافعة الكهربية = 1,5
فولت
سؤال : لماذا تسمى هذه
البطارية بالقاعدية ؟
الجواب : لأن الالكتروليت
فيها قاعدي ( هيدروكسيد البوتاسيوم )
جـ - خلية
(بطارية ) الزئبق :
مميزاتها
:
·
صغيرة
الحجم .
·
تستخدم
في الأجهزة الحساسة والصغيرة .
·
تستخدم
في الآلات الحاسبة ومقويات السمع .
·
القوة
الدافعة الكهربية = 1,3 فولت .
التركيب
:
§
المصعد(
الانود ) : عبارة عن عجينة من الخارصين وهيدروكسيد البوتاسيوم ( Zn-KOH ) .
§
المهبط
( الكاثود ) : أكسيد الزئبق HgO
.
§
الإلكتروليت
: عبارة عن محلول من هيدروكسيد البوتاسيوم.
تفاعلات
الخلية :
§
أكسدة
عند المصعد :
§
Zn + 2OH- → ZnO + H2O + 2e-
§
اختزال
عند المهبط :
§ HgO + H2O + 2e-
→
Hg
+ 2OH-
v
Zn + HgO
→
ZnO + Hg
علل : خلية
الزئبق تستخدم في الساعات وسماعات الأذن ؟
ü
وذلك لصغر حجمها ولطول عمرها .
سؤال : ما دور كل مما يلي :
§
لوح النحاس بداخل الخلية القاعدية ؟
ý
يعمل على تجميع التيار الكهربي .
§
ثاني أكسيد المنجنيز MnO2 في خلية الخارصين كربون ؟
ý
يؤكسد غاز الهيدروجين ويمنعه من التراكم أثناء إختزال الأمونيوم ويمنع
تراكمه .
ثانيا : الخلايا
الثانوية ( البطاريات القابلة للشحن ) منها :
بطارية المركم
الرصاصي : انظر الشكل المقابل
مميزاتها :
·
يمكن إعادة شحنها عدة مرات .
·
كل خلية تتكون من مصعد ومهبط وتعطي
2 فولت .
·
القوة الدافعة الكهربية = عدد
الخلايا X 2
التركيب :
v
تتكون من وعاء من البلاستيك ( الأبونيت ) لا يتفاعل مع حمض الكبريتيك .
وبداخله مجموعتان من الألواح الرصاصية المثقبة على شكل شبكة .
§
المصعد ( الآنود ) : شبكة من الرصاص مملؤءة بالرصاص الاسفنجي Pb .
§
المهبط ( الكاثود ) : شبكة من الرصاص مملؤءة بعجينة من ثاني أكسيد الرصاص PbO2 .
§
صفائح عازلة تفصل بين المجموعين ( شبكتي المصعد
و المهبط ).
§
الإلكتروليت : عبارة
عن حمض الكبريتيك المخفف ( H2SO4 ) تغمر فيه الألواح والصفائح العازلة .
تفاعلات الخلية :
أ)
عملية التفريغ :
§
أكسدة عند المصعد :
PbSO4 + 2e- → Pb(s) +SO42-
§
اختزال عند المهبط :
PbSO4 + 2H2O → PbO2
+ 4H+ + SO42- + 2e-
التفاعل
الكلي للبطارية:
Pb + PbO2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 +2H2O
ب)
إعادة شحن البطارية :
الاستخدام الطويل للبطارية يؤدي إلى ضعف حمض الكبريتيك فيها
وتزداد نسبة الماء .
ويؤدي ذلك إلى نقص كمية التيار الكهربي الناتج عنها .
وبالتالي تحتاج إلى إعادة شحنها
v عند الشحن توصل
البطارية بمصدر كهربي جهده أكبر من جهدها بقليل فتنعكس الأقطاب وتنعكس التفاعلات.
التفاعل الكلي
لعمليتي الشحن والتفريغ :
Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42-→ 2PbSO4
+ 2H2O
الهيدرومتر : هو جهاز
يستخدم لقياس كثافة حمض الكبريتيك في البطارية والذي هو أساس تفاعلات الأكسدة والإختزال
في البطارية .
سؤال : كيف
يعمل الهيدرومتر ؟
الجواب : هناك
احتمالان لفحص المركم هما .
·
إذا كانت كثافة
المحلول في البطارية = كثافة الماء أي تساوي = 1 جرام / مل3 . دل
ذلك على أن البطارية مستهلكة تماما ( غير صالحة ) .
·
إذا كانت كثافة
المحلول = أكبر من ( 1) جم / مل3 . أي أقل من ( 1,8 جم / مل3 )
. دل ذلك على صلاحية البطارية
·
كثافة حمض الكبريتيك
المركز = 1,8 جم / مل3 .
السؤال : ما دور حمض الكبريتيك في بطارية المركم الرصاصي
؟
v
هو أساس تفاعلات
الأكسدة والإختزال في البطارية .
|
ثالثا
خلايا الوقود :
·
هي خلايا جلفانية تحول
الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربية مباشرة دون المرور بالحالة الوسطية ( الطاقة
الحرارية ) .
مثال :
خلية وقود قائمة على غازي ( الهيدروجين و الأكسجين ) .
|
التركيب :
·
حجرة مركزية مملوءة
بمحلول من هيدروكسيد البوتاسيوم المركز الساخن عند ( 200 م ) . وهو الإلكتروليت في الخلية .
·
قطبين مساميين من
الكربون ( الجرافيت ) المحتوي على النيكل على تماس مع الإلكتروليت ( KOH )
.
·
يمرر غاز الهيدروجين
المضغوط على تماس مع ( المصعد ) .
·
يمرر غاز الأكسجين المضغوط
على تماس مع ( المهبط ) .
تفاعلات
الخلية :
§
أكسدة عند المصعد (
يتأكسد الهيدروجين ) .
2H2
+ 4OH- → 4H2O +
4e-
§
اختزال عند المهبط (
يختزل الأكسجين ).
O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-
التفاعل الكلي لخلية الوقود :
2H2 + O2
→ 2H2O
ملاحظة : يغادر جزء من الماء في الخلية على هيئة بخار
ماء عن طريق غاز الهيدروجين الدوار .
القوة الدافعة الكهربية = 1,23 فولت .
مميزات
خلايا الوقود :
·
الأقطاب لا تستهلك
أثناء التشغيل ؟عللــــــــــ ؟ ........ لأنها
لا تتفاعل .
·
المردود مرتفع حوالي
الضعف .
·
تستخدم لإنتاج ماء
الشرب في السفن الفضائية .
·
الوقود يغذي الخلية
باستمرار .
·
لا تسبب تلوثا للبيئية
نحصل منها على طاقة نظيفة
العيوب :
·
حجمها كبير .
·
ارتفاع التكلفة .
ملاحظة :
|
ثانيا خلايا التحليل الكهربي ( الخلايا الإلكتروليتية ) :
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق