تحديد جهود اختزال الخلية الكهروكيميائية - كتاب الكيمياء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

تحديد جهود اختزال الخلية الكهروكيميائية يمكنك استعمال الجدول ٤-١ في حساب الجهد الكهربائي لخلية جلفانية مكونة من قطب نحاس وقطب خارصين تحت الظروف القياسية. وتكون الخطوة الأولى هي تحديد جهد الاختزال القياسي لنصف خلية النحاس E°Cu عند توصيل قطب النحاس بقطب الهيدروجين القياسي، كما في الشكل ٤-٦a؛ حيث تتدفق الإلكترونات من قطب الهيدروجين إلى قطب النحاس، وتختزل أيونات النحاس إلى فلز النحاس، وتساوي قيمة E°Cu المقيسة بواسطة مقياس فرق الجهد (voltmeter) 0.342 V. ويشير الجهد الموجب إلى أن أيونات H⁺ عند قطب النحاس تكتسب إلكترونات بصورة أسهل من أيونات H⁺ عند قطب الهيدروجين القياسي؛ لذا يحدث الاختزال عند قطب النحاس، في حين تحدث الأكسدة عند قطب الهيدروجين، وتتكون أنصاف تفاعلات الأكسدة والاختزال والتفاعل الكلي كما يلي: --- SECTION: نصف تفاعل التأكسد --- H₂(g) → 2H⁺(aq) + 2e⁻ --- SECTION: نصف تفاعل الاختزال --- Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s) --- SECTION: التفاعل الكلي --- H₂(g) + Cu²⁺(aq) → 2H⁺(aq) + Cu(s) ويمكن كتابة هذا التفاعل بصيغة تعرف بـ "رمز الخلية": متفاعل ناتج ناتج متفاعل H₂(g) | H⁺(aq) (1M) || Cu²⁺(aq) | Cu E°Cu = +0.342 V نصف تفاعل الاختزال نصف تفاعل الأكسدة تكتب الذرات / الأيونات (التركيز) الداخلة في عملية الأكسدة أولاً وبالترتيب الذي تظهر به في نصف تفاعل الأكسدة، ويوضع بعدها خطان عموديان (||) يمثلان السلك والقنطرة الملحية ويربطان نصفي الخلية. ثم تكتب الأيونات (التركيز) / الذرات الداخلة في الاختزال بالترتيب نفسه. لاحظ ضرورة وضع إشارة ناتج الجمع لقيم E° قبل قيمة الجهد. الشكل ٤-٦ a. عند توصيل قطب Cu²⁺ | Cu بقطب هيدروجين تتدفق الإلكترونات نحو لوح النحاس، فتختزل أيونات Cu²⁺ إلى ذرات Cu. وفرق الجهد لهذا التفاعل يساوي 0.342 V+. b. وعند توصيل قطب Zn²⁺ | Zn بقطب هيدروجين تتدفق الإلكترونات مبتعدة عن لوح الخارصين، فتتأكسد ذرات الخارصين إلى أيونات Zn²⁺ وفرق الجهد لهذا التفاعل يساوي 0.762 V-. وزارة التربية 139 Ministry of Education 2025 - 1447 --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: الشكل ٤-٦ Description: A diagram illustrating two electrochemical cells, each connected to a standard hydrogen electrode (SHE) to measure standard reduction potentials. Both cells use a voltmeter to measure potential difference and a salt bridge to complete the circuit. Electron flow is indicated by arrows. Data: The diagram shows two setups: Part a: A galvanic cell with a copper electrode (Cu) immersed in 1M Cu²⁺ solution, connected to a standard hydrogen electrode (SHE) with 1M H⁺ solution and H₂(g) gas. Electrons flow from the SHE (oxidation) to the copper electrode (reduction). The voltmeter shows a positive reading, indicating reduction at the copper electrode. Part b: A galvanic cell with a zinc electrode (Zn) immersed in 1M Zn²⁺ solution, connected to a standard hydrogen electrode (SHE) with 1M H⁺ solution and H₂(g) gas. Electrons flow from the zinc electrode (oxidation) to the SHE (reduction). The voltmeter shows a negative reading, indicating oxidation at the zinc electrode. Key Values: e⁻, قطب هيدروجين قياسي, لوح نحاس, تدفق e⁻, H₂(g), 1M Cu²⁺, 1M H⁺, Cu, Cu²⁺, لوح خارصين, محلول حمض 1M, 1M Zn²⁺, Zn, Zn²⁺ Context: This figure visually demonstrates the experimental setup for determining standard electrode potentials by coupling a half-cell with the standard hydrogen electrode (SHE). It illustrates the direction of electron flow and the species involved in oxidation and reduction for both copper and zinc electrodes relative to the SHE, which is crucial for understanding how E° values are measured and interpreted.