جهود نصف الخلية والجدول القياسي - كتاب الكيمياء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

الكتاب: كتاب الكيمياء - الصف 12 - الفصل 1 | المادة: الكيمياء | المرحلة: الصف 12 | الفصل الدراسي: 1

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

الدرس: جهود نصف الخلية والجدول ٤-١ جهود الاختزال القياسية

📚 معلومات الصفحة

الكتاب: كتاب الكيمياء - الصف 12 - الفصل 1 | المادة: الكيمياء | المرحلة: الصف 12 | الفصل الدراسي: 1

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

نوع المحتوى: درس تعليمي

الفصل: 4

مستوى الصعوبة: متوسط

📝 ملخص الصفحة

تتناول هذه الصفحة مفهوم جهود نصف الخلية في الكيمياء الكهربائية، مع التركيز على جهود الاختزال القياسية. يشرح النص كيف قام الكيميائيون بقياس وتسجيل هذه الجهود عبر السنين، حيث يتم قياس الجهد عند توصيل كل نصف خلية بنصف خلية الهيدروجين القياسية تحت الظروف القياسية (تركيز 1M، درجة حرارة 25°C، ضغط 1 atm).

يتم عرض الجدول ٤-١ الذي يسرد تفاعلات نصف الخلية الشائعة مرتبة تصاعدياً حسب قيم جهود الاختزال، حيث تتراوح هذه القيم من -3.0401 فولت لتفاعل Li⁺/Li إلى +2.866 فولت لتفاعل F₂/F⁻. يحتوي الجدول على عمودين يظهران نصف التفاعل وقيمة الجهد القياسي (E°) المقابل له.

يشرح النص أيضاً كيفية استخدام هذه الجهود في الخلايا الجلفانية، حيث أن نصف التفاعل ذو جهد الاختزال الأقل (أكثر سالبية) يحدث في اتجاه عكسي كتفاعل أكسدة، بينما نصف التفاعل ذو جهد الاختزال الأعلى (أكثر إيجابية) يحدث كتفاعل اختزال. تعتبر هذه الجهود أساسية للتنبؤ بتلقائية التفاعلات الأكسدة والاختزال وحساب جهود الخلايا الكهروكيميائية.

📄 النص الكامل للصفحة

--- SECTION: جهود نصف الخلية --- جهود نصف الخلية قام الكيميائيون عبر السنين بقياس جهود الاختزال القياسية وتسجيلها لعدد من أنصاف الخلايا. ويرتب الجدول ٤-١ بعض تفاعلات نصف الخلية الشائعة تصاعديًا بحسب قيم جهود الاختزال. وقد تم الحصول على القيم في الجدول من خلال قياس الجهد عند توصيل كل نصف خلية بنصف خلية الهيدروجين القياسية. وقد كتبت التفاعلات في الجدول ٤-١ جميعها في صورة تفاعلات اختزال. ومع ذلك ففي أي خلية جلفانية تحتوي دائمًا على نصفي تفاعل سيحدث نصف التفاعل الذي له جهد اختزال أقل في اتجاه عكسي، ويصبح تفاعل أكسدة؛ أي أن نصف التفاعل الذي له جهد اختزال موجب أكبر يحدث في صورة اختزال، أما نصف التفاعل الذي له جهد اختزال سالب أكبر فيحدث في صورة أكسدة. ويجب أن يقاس جهد القطب تحت الظروف القياسية، وهي غمس القطب في محلول من أيوناته تركيزه M 1 عند C° 25 و atm 1. حيث يشير الرمز فوق الترميز E° باختصار إلى أن القياس تم تحت ظروف قياسية. --- SECTION: الجدول ٤-١ جهود الاختزال القياسية --- الجدول ٤-١ جهود الاختزال القياسية وزارة التعليم 2025 - 1447 138 --- VISUAL CONTEXT --- **TABLE**: الجدول ٤-١ جهود الاختزال القياسية Description: A table listing standard reduction potentials (E°) for various half-reactions, ordered from most negative to most positive E° values. The table is presented in two columns. Table Structure: Headers: نصف التفاعل | E° (V) | نصف التفاعل | E° (V) Rows: Row 1: Cu²⁺ + e⁻ → Cu⁺ | +0.153 | Li⁺ + e⁻ → Li | -3.0401 Row 2: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu | +0.3419 | Ca²⁺ + 2e⁻ → Ca | -2.868 Row 3: O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻ | +0.401 | Na⁺ + e⁻ → Na | -2.71 Row 4: I₂ + 2e⁻ → 2I⁻ | +0.5355 | Mg²⁺ + 2e⁻ → Mg | -2.372 Row 5: Fe³⁺ + e⁻ → Fe²⁺ | +0.771 | Be²⁺ + 2e⁻ → Be | -1.847 Row 6: NO₃⁻ + 2H⁺ + e⁻ → NO₂ + H₂O | +0.775 | Al³⁺ + 3e⁻ → Al | -1.662 Row 7: Hg₂²⁺ + 2e⁻ → 2Hg | +0.7973 | Mn²⁺ + 2e⁻ → Mn | -1.185 Row 8: Ag⁺ + e⁻ → Ag | +0.7996 | Cr²⁺ + 2e⁻ → Cr | -0.913 Row 9: Hg²⁺ + 2e⁻ → Hg | +0.851 | 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻ | -0.8277 Row 10: 2Hg²⁺ + 2e⁻ → Hg₂²⁺ | +0.920 | Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn | -0.7618 Row 11: NO₃⁻ + 4H⁺ + 3e⁻ → NO + 2H₂O | +0.957 | Cr³⁺ + 3e⁻ → Cr | -0.744 Row 12: Br₂₍ₗ₎ + 2e⁻ → 2Br⁻ | +1.066 | S + 2e⁻ → S²⁻ | -0.47627 Row 13: Pt²⁺ + 2e⁻ → Pt | +1.18 | Fe²⁺ + 2e⁻ → Fe | -0.447 Row 14: O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂O | +1.229 | Cd²⁺ + 2e⁻ → Cd | -0.4030 Row 15: Cl₂ + 2e⁻ → 2Cl⁻ | +1.35827 | PbI₂ + 2e⁻ → Pb + 2I⁻ | -0.365 Row 16: Au³⁺ + 3e⁻ → Au | +1.498 | PbSO₄ + 2e⁻ → Pb + SO₄²⁻ | -0.3588 Row 17: MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O | +1.507 | Co²⁺ + 2e⁻ → Co | -0.28 Row 18: Au⁺ + e⁻ → Au | +1.692 | Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni | -0.257 Row 19: H₂O₂ + 2H⁺ + 2e⁻ → 2H₂O | +1.776 | Sn²⁺ + 2e⁻ → Sn | -0.1375 Row 20: Co³⁺ + e⁻ → Co²⁺ | +1.92 | Pb²⁺ + 2e⁻ → Pb | -0.1262 Row 21: S₂O₈²⁻ + 2e⁻ → 2SO₄²⁻ | +2.010 | Fe³⁺ + 3e⁻ → Fe | -0.037 Row 22: F₂ + 2e⁻ → 2F⁻ | +2.866 | 2H⁺ + 2e⁻ → H₂ | 0.0000 Data: The table provides the half-reaction and its corresponding standard reduction potential in volts. The reactions are written as reduction processes. The E° values range from -3.0401 V for Li⁺/Li to +2.866 V for F₂/F⁻. The standard hydrogen electrode (2H⁺ + 2e⁻ → H₂) is listed with an E° of 0.0000 V. Key Values: Li⁺ + e⁻ → Li: -3.0401 V (lowest reduction potential), 2H⁺ + 2e⁻ → H₂: 0.0000 V (standard reference), F₂ + 2e⁻ → 2F⁻: +2.866 V (highest reduction potential) Context: This table is fundamental for predicting the spontaneity of redox reactions and calculating cell potentials in electrochemistry. It lists standard reduction potentials, which are used to determine the relative strength of oxidizing and reducing agents. A more positive E° indicates a stronger oxidizing agent and a greater tendency for reduction, while a more negative E° indicates a stronger reducing agent and a greater tendency for oxidation.

🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة

عدد البطاقات: 8 بطاقة لهذه الصفحة

ما هو جهد الاختزال القياسي (E°) لأعلى عامل مؤكسد قوي في الجدول؟ وما هو التفاعل؟

الإجابة: أعلى جهد اختزال قياسي هو +2.866 فولت، وهو للتفاعل: F₂ + 2e⁻ → 2F⁻.

الشرح: كلما كان جهد الاختزال أكثر إيجابية، زادت قوة المادة كعامل مؤكسد. الفلور (F₂) هو أقوى عامل مؤكسد قياسي.

تلميح: ابحث عن أعلى قيمة موجبة في الجدول.

التصنيف: رقم/تاريخ | المستوى: متوسط

ما هو جهد الاختزال القياسي (E°) لأقوى عامل مختزل قوي في الجدول؟ وما هو التفاعل؟

الإجابة: أقل جهد اختزال قياسي (أي أقوى عامل مختزل) هو -3.0401 فولت، وهو للتفاعل: Li⁺ + e⁻ → Li.

الشرح: كلما كان جهد الاختزال أكثر سلبية، زادت قوة المادة كعامل مختزل. الليثيوم (Li) هو أقوى عامل مختزل قياسي.

تلميح: ابحث عن أكثر قيمة سالبية في الجدول.

التصنيف: رقم/تاريخ | المستوى: متوسط

ما المقصود بجهود الاختزال القياسية (E°)؟

الإجابة: هي جهود الاختزال المقاسة تحت الظروف القياسية، حيث يتم غمس القطب في محلول من أيوناته تركيزه 1 مولار عند درجة حرارة 25°C وضغط 1 ضغط جوي.

الشرح: الرمز E° يشير إلى أن القياس تم تحت ظروف قياسية محددة، مما يسمح بمقارنة قيم الجهود المختلفة بشكل عادل.

تلميح: فكر في الظروف المحددة التي يجب توفرها عند قياس هذه الجهود.

التصنيف: تعريف | المستوى: متوسط

كيف يتم ترتيب التفاعلات في جدول جهود الاختزال القياسية؟

الإجابة: يتم ترتيب تفاعلات نصف الخلية تصاعديًا (من الأقل إلى الأعلى) بحسب قيم جهود الاختزال.

الشرح: الترتيب التصاعدي يبدأ بأكثر القيم سالبية (أقوى عوامل الاختزال) وينتهي بأكثرها موجبة (أقوى عوامل الأكسدة).

تلميح: انتبه إلى اتجاه التغير في القيم الكهروكيميائية.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

ما هو جهد الاختزال القياسي (E°) لنصف خلية الهيدروجين القياسية؟

الإجابة: جهد الاختزال القياسي لنصف خلية الهيدروجين هو 0.0000 فولت.

الشرح: يتم قياس جهود جميع أنصاف الخلايا الأخرى بالنسبة إلى نصف خلية الهيدروجين القياسية، والتي تم تعيين جهدها بـ 0 فولت.

تلميح: تذكر أن هذا التفاعل يستخدم كمرجع قياسي.

التصنيف: رقم/تاريخ | المستوى: سهل

في أي اتجاه (أكسدة أم اختزال) يحدث نصف التفاعل الذي له جهد اختزال سالب أكبر في خلية جلفانية؟

الإجابة: في الخلية الجلفانية، يحدث نصف التفاعل الذي له جهد اختزال سالب أكبر في صورة أكسدة.

الشرح: نصف التفاعل ذو الجهد الأكثر سلبية (أقل قيمة) له ميل أكبر لفقد الإلكترونات (الأكسدة) مقارنة بنصف التفاعل الآخر.

تلميح: تذكر أن التفاعل التلقائي في الخلية يدفعه الفرق في جهود الاختزال.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: صعب

كيف يتم الحصول على قيم جهود الاختزال القياسية المسجلة في الجدول؟

الإجابة: يتم الحصول على القيم من خلال قياس الجهد عند توصيل كل نصف خلية بنصف خلية الهيدروجين القياسية.

الشرح: نصف خلية الهيدروجين القياسية هي المرجع العالمي الذي يعطى جهد اختزاله القيمة صفر، وتقاس جهود جميع الفلزات والأيونات الأخرى بالنسبة له.

تلميح: فكر في المرجع أو المعيار الذي تقاس جميع الجهود بالنسبة له.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

ما الفرق بين التفاعل المكتوب في الجدول والتفاعل الذي يحدث فعليًا في الخلية الجلفانية لنفس المادة؟

الإجابة: التفاعلات في الجدول مكتوبة جميعها في صورة تفاعلات اختزال. أما في الخلية الجلفانية، فإن نصف التفاعل الذي له جهد اختزال أقل (أكثر سلبية) يحدث في اتجاه عكسي، أي في صورة أكسدة.

الشرح: الجدول هو مرجع قياسي يعطي ميل المواد للاختزال. عند استخدامها في خلية، يتحدد اتجاه التفاعل (أكسدة أو اختزال) بمقارنة جهدها مع جهد النصف الآخر.

تلميح: قارن بين صيغة كتابة التفاعل في الجدول والاتجاه التلقائي له في الخلية العملية.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: صعب