Ahmed Abdel Basit

1. الوحدة الثامنة الكيمياء الكهربية اعداد الأستاذ: خالد سعيد Ahmed Abdel Basit

2. الكيمياء الكهربية • هي أحد فروع علم الكيمياء الذي يهتم بدراسة الطاقة الكهربائية الناتجة من التغيرات الكيميائية أو التغيرات الكيميائية الناتجة عند مرور تيار كهربي خلال مصاهير أو محاليل المواد. • دراسة إنتاج الطاقة الكهربائية من التفاعلات الكيميائية (تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربية). • دراسة التغيرات الكيميائية التي تحدث عند امرار تيار كهربي خلال المادة الكيميائية.(تحويل الطاقة الكهربية إلى طاقة كيميائية). • التفاعلات الكيميائية المقصودة هنا هي تفاعلات الاكسدة والاختزال لانه يحدث فيها تحريك للالكترونات فقدا واكتسابا الامر الذي يجعل دراسة هذه التفاعلات بشئ من التفصيل مهما جدا. تنقسم دراسة الكيمياء الكهربية إلى قسمين:

3. الاكسدة Oxidation: هي العملية التي يحدث فيها فقدان الكترون أو اكثر من ذرة أو جزئي أو ايون أو مجموعة ايوانية. الاختزال Reduction: هي العملية التي يحدث فيها اكتساب الكترون أو اكثر بواسطة ذرة أو جزئ أو ايون أو مجموعة ايونية. العامل المؤكسد: هو الذرة أو الايون أو المجموعة الايوانية التي تكتسب الكترون أو اكثر في تفاعل كيميائي (يحدث لها اختزال). العامل المختزل: هو الذرة أو الايون أو المجموعة الايوانية التي تفقد الكترون أو اكثر في تفاعل كيميائي معين (تحدث لها اكسدة).

4. أغمس لوح خارصين نقي في كاس به محلوح كبريتات النحاس II زرقاء اللون • المشاهدة : يختفي اللون الازرق نتيجة لتكون ...................حسب التفاعل التالي • Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu • يمكن تقسيم التفاعل الي نصفين • تفاعل نصف الاكسدة • يتاكسد الخارصين الي ايونات الخارصين تنزل الحلول • وبالتالي يقل وزن الخارصين • Zn - 2e Zn • (2) تفاعل نصف الاختزال • تختزل أيونات الناس الي ذرات نحاس تترسب علي لوح الخارصين • مكونة طبقة بنية • Cu +2e Cu تجربة

5. امثلة: • استخرج العامل المؤكسد والعامل المختزل من المعادلات التالية: • 1) Na + CI2 2NaCI • العامل المؤكسد: ------------------------ • العامل المختزل: ------------------------ • 2) Ca +CuCI2 CaCI2 + Cu • العامل المؤكسد: ----------------------- • العامل المختزل: -----------------------  • 3) Zn + Cu2+ Zn2+ + H2 • العامل المؤكسد: ------------------------ • العامل المختزل: ------------------------ • 4) Zn +2H+ Zn2+ + H2 • العامل المؤكسد: ------------------------ • العامل المختزل: ------------------------

6. عدد الأكسدة: هو عدد الشحنات الموجبة أو السالبة التي يفترض أن تحملها ذرة العنصر في مركب ايوني أو اسهامي. القواعد العامة لحساب عدد الأكسدة: )1) عدد اكسدة أي عنصر حر يساوي صفر مثل: Ca, S8, Cl2, (2) عدد أكسد أي أيون يساوي الشحنة التي يحملها الايون. مثلاً: عدد الاكسدة 1+ = Naعدد الاكسدة 3-= N3- (3) المجموع الجبري لاعداد تاكسد الذرات الداخلة في تكوين الجزئ المتعادل يساوي صفر. (4) المجموع الجبري لاعداد تاكسد الذرات الداخلة في تكوين جزئ غير متعادل (مجموعة ايونية). يساوي الشحنة التي يحملها المجموعة الايوانية.

7. قواعد خاصة لحساب عدد الاكسدة عدد تاكسد الهيدروجين في جميع مركباته يساوي + 1 ما عدا في حالة هيدريدات الفلزات مثل NaH و CaH2 فانه يساوي -1. 2. عدد تأكسدة الاوكسجين في جميع مركباته يساوي -2 عدا في حالتين: أ. في مركب فلوريد الاكسجينOF2 عدد تاكسد الاوكسجين = +2. ب. في حالة مركبات فوق الاوكسيد الييروكسيدات فان عدد تاكسد الاوكسجين يساوي -1. مثل بيروكسيد الهيدروجين فهو يساوي -1 3. عدد تاكسد الفلور -1 4. عدد تاكسد الكلور والبروم واليود في جميع مركباتهم يساوي -1 عدا مركباتهم مع الاوكسجين. 5. عدد تاكسد فلزات المجموعة الأولى K,Na, Li يساوي +1. 6. عدد تاكسد فلزات المجموعة الثانية Ba, Ca, Mg يساوي +2. 7. عدد تاكسد AI = + 3

8. امثلة: احسب عدد تاكسد الذرات التي تحتها خط: K2Cr2O7............................................ AI3+.................................................. KCIO3.............................................. O2.................................................... Na2SO4............................................. MnO4-.............................................. CrO42-.............................................. CaCl2............................................... H3PO4............................................... Cr2(SO4)3........................................

9. التكافؤ : هو مقدار الشحنة التي يحملها الأيون . أو هو عدد الالكترونات التي تفقدها أو تكتسبها أو تساهم بها ذرة العنصر للوصول الي حالة الثبات الثماني أو الثنائي كما في الهيليوم. التمييز بين التكافؤ وعدد الاكسدة:

10. مثال يوضح الفرق بين التكافؤ وعدد الأكسدة :

11. انتاج الطاقة الكهربية من تفاعلات الاكسدة والاختزال: خلية النصف: Half all هي منظومة مكونة من فاز مغمور في محلول احد املاحه (محلول به احد ايوناته).فلز = M

12. العنصر M جهد القطب:هو فرق الجهد الكهربي الذي ينشأ عند غمر فلز في محلول احد املاحه. يمكن تفسير كيفية تولد جهد القطب من خلال دراسة ثلاثة احتمالات: الاحتمال الأول: أن تصطدم أيونات الفلز في المحلول بلوح الفلز (القطب).وترتد دون أن يحدث تغير.

13. الاحتمال الثاني: يحدث عند غمر فلز نشط أي له ميل للااكسدة مثل Na, Zn,Ca,Mg الخ...، فنجد أن لوح الفلز يذوب ويتاكسد معطياً ايوناته الموجبة وعندها تصبح شحنة اللوح ............... وشحنة المحلول ........................ مثــال: عند غمر لوح من الخارصين في محلول كبريتات الخارصين.

14. الاحتمال الثالث: يحدث عند غمر فلز غير نشط صعب التاكسد مثل النحاس والفضة والبلاتين والذهب، فنجد أن ايونات الفلز تصطدم بلوح الفلز وتختزل عنده. مثال: عند غمر لوح من النحاس في محلول كبريتات النحاس في ايونات Cu2+ الموجودة في المحلول تصطدم يلوح النحاس وتختزل عنده وتترسب على اللوح. Cu2+ + 2e Cu عند حدوث هذه العملية نجد أن: شحنة المحلول تصبح .......................................... وشحنة اللوح تصبح ............................................ وبالتالي يتولد فرق جهد كهربي اتفق العلماء على انه جهد موجب.