📄 النص الكامل للصفحة
إن الخطوة الآتية هي تحديد جهد الاختزال القياسي لنصف خلية الخارصين E°Zn عند قياس جهد اختزال الخارصين مقابل قطب الهيدروجين القياسي تحت الظروف القياسية، كما في الشكل 4-6b؛ حيث تتدفق الإلكترونات من قطب الخارصين إلى قطب الهيدروجين. وعند قياس قيمة E° لنصف خلية الخارصين بواسطة مقياس الجهد فإنها تساوي 0.762V-، وهذا يعني أن أيونات الهيدروجين عند قطب الهيدروجين تكتسب الإلكترونات أسهل من أيونات الخارصين، لذا يكون جهد اختزال أيونات الهيدروجين أعلى من جهد اختزال أيونات الخارصين. تذكر أن جهد الاختزال للهيدروجين تم تعيينه بالقيمة 0.00V، لذا فإن جهد اختزال قطب الخارصين يجب أن يكون قيمة سالبة. ويمكن كتابة تفاعلي أنصاف الخلية والتفاعل الكلي على النحو الآتي:
(نصف تفاعل الأكسدة) Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e⁻
(نصف تفاعل الاختزال) 2H⁺(aq) + 2e⁻ → H₂(g)
(التفاعل الكلي) Zn(s) + 2H⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + H₂(g)
ويمكن كتابة هذا التفاعل بصيغة تعرف بـ "رمز الخلية":
متفاعل ناتج متفاعل ناتج
Zn | Zn²⁺(IM) || H⁺(IM) | H₂ E°Zn = -0.762 V
نصف تفاعل الأكسدة نصف تفاعل الاختزال
أما الخطوة النهائية في حساب جهد الخلية الكهروكيميائية فتكون بجمع نصفي تفاعل النحاس والخارصين، على أنها خلية جلفانية، وهذا يعني حساب جهد الخلية الجلفانية القياسي باستعمال المعادلة الآتية:
--- SECTION: معادلة جهد الخلية ---
E°cell = E°cathode - E°anode
E°cell تمثل الجهد الكلي القياسي للخلية.
E°cathode تمثل جهد نصف الخلية القياسي لتفاعل الاختزال.
E°anode تمثل جهد نصف الخلية القياسي لتفاعل التأكسد.
جهد الخلية القياسي يساوي الجهد القياسي لنصف خلية الاختزال مطروحًا منه الجهد القياسي لنصف خلية التأكسد.
ولما كان الاختزال يحدث عند قطب النحاس، والأكسدة تحدث عند قطب الخارصين، فإن قيم E° يمكن تعويضها على النحو الآتي:
E°cell = E°Cu²⁺|Cu - E°Zn²⁺|Zn
= + 0.342 V - (-0.762 V)
= +1.104 V
والشكل 4-7 يوضح طريقة حساب الجهد الكلي لهذه الخلية.
الشكل ٤-٧ يوضح كيف يحسب
جهد الخلية الكلي من فرق جهود الاختزال لقطبين.
اختبار الرسم البياني
أيهما يتأكسد أسهل من الهيدروجين: النحاس أم الخارصين؟
وزارة التعليم
Ministry of Education
2025 - 1447
--- VISUAL CONTEXT ---
**DIAGRAM**: الشكل ٤-٧ يوضح كيف يحسب جهد الخلية الكلي من فرق جهود الاختزال لقطبين.
Description: A vertical potential scale diagram illustrating the standard reduction potentials of copper, hydrogen, and zinc, and the overall cell potential for a copper-zinc cell.
Data: The diagram shows a vertical line representing potential in Volts. Three specific potentials are marked: +0.342 V for the Cu²⁺|Cu electrode, 0.000 V for the Standard Hydrogen Electrode (قطب الهيدروجين القياسي), and -0.762 V for the Zn²⁺|Zn electrode. An arrow indicates the overall cell potential E°cell = 1.104 V for the cell represented as Zn | Zn²⁺ || Cu²⁺ | Cu, spanning from -0.762 V to +0.342 V.
Key Values: Cu²⁺|Cu potential: +0.342 V, Standard Hydrogen Electrode potential: 0.000 V, Zn²⁺|Zn potential: -0.762 V, Overall cell potential (Zn | Zn²⁺ || Cu²⁺ | Cu): 1.104 V
Context: This diagram visually represents the standard reduction potentials of different half-cells and demonstrates how the overall cell potential of a galvanic cell (like the copper-zinc cell) is calculated as the difference between the reduction potentials of the cathode and anode. It also provides context for comparing the ease of oxidation/reduction of different metals relative to hydrogen.
🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة
عدد البطاقات: 7 بطاقة لهذه الصفحة
ما هو جهد الاختزال القياسي لنصف خلية الخارصين (E°Zn) عند قياسه مقابل قطب الهيدروجين القياسي؟
الإجابة: -0.762 فولت
الشرح: هذه القيمة السالبة تعني أن أيونات الهيدروجين تكتسب الإلكترونات أسهل من أيونات الخارصين، لذا يكون جهد اختزال الهيدروجين أعلى.
تلميح: تذكر أن القيمة سالبة وتُقاس مقابل قطب مرجعي معين.
التصنيف: رقم/تاريخ | المستوى: متوسط
ما هي المعادلة المستخدمة لحساب جهد الخلية الجلفانية القياسي (E°cell)؟
الإجابة: E°cell = E°cathode - E°anode
الشرح: جهد الخلية القياسي يساوي الجهد القياسي لنصف خلية الاختزال (الكاثود) مطروحًا منه الجهد القياسي لنصف خلية التأكسد (الأنود).
تلميح: فكر في أن الجهد الكلي يعتمد على فرق الجهد بين قطبين محددين في الخلية.
التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل
ما هو جهد الخلية القياسي (E°cell) للخلية الجلفانية المكونة من أنود خارصين (Zn) وكاثود نحاس (Cu)؟
الإجابة: +1.104 فولت
الشرح: يتم حسابه بالتعويض في المعادلة: E°cell = E°Cu²⁺|Cu - E°Zn²⁺|Zn = (+0.342 V) - (-0.762 V) = +1.104 V.
تلميح: استخدم القيم المعيارية لجهود الاختزال لكل معدن في المعادلة الأساسية.
التصنيف: رقم/تاريخ | المستوى: متوسط
ما الذي تعنيه القيمة السالبة لجهد الاختزال القياسي للخارصين (-0.762 V)؟
الإجابة: تعني أن أيونات الهيدروجين (عند قطب الهيدروجين القياسي) تكتسب الإلكترونات أسهل من أيونات الخارصين، وبالتالي يكون جهد اختزال الهيدروجين أعلى.
الشرح: بما أن جهد الهيدروجين القياسي مُعيّن بـ 0.00 V، فإن الجهد السالب للخارصين يشير إلى أن ميله للاختزال أقل من الهيدروجين.
تلميح: اربط بين إشارة الجهد وسهولة حدوث عملية الاختزال.
التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: صعب
اكتب رمز الخلية (Cell Notation) للتفاعل بين الخارصين الصلب وأيونات الهيدروجين.
الإجابة: Zn | Zn²⁺(1M) || H⁺(1M) | H₂
الشرح: يمثل الجانب الأيسر (Zn | Zn²⁺) نصف تفاعل الأكسدة، والجانب الأيمن (H⁺ | H₂) نصف تفاعل الاختزال، والخط المزدوج (||) يمثل الجسر الملحي.
تلميح: يبدأ الرمز من الأنود (موقع الأكسدة) إلى الكاثود (موقع الاختزال)، مع فصل أنصاف الخلايا بخط مزدوج.
التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط
في خلية نحاس-خارصين الجلفانية، أي المعدنين يعمل ككاثود وأيها يعمل كأنود؟ ولماذا؟
الإجابة: النحاس (Cu) هو الكاثود (يحدث عنده الاختزال)، والخارصين (Zn) هو الأنود (يحدث عنده الأكسدة). لأن جهد اختزال النحاس (+0.342 V) أعلى من جهد اختزال الخارصين (-0.762 V).
الشرح: في الخلية الجلفانية، يتجه الإلكترون من الأنود (المعدن الأكثر نشاطًا/أقل جهد اختزال) إلى الكاثود (المعدن الأقل نشاطًا/أعلى جهد اختزال).
تلميح: تذكر أن الكاثود هو موقع الاختزال وله جهد اختزال أعلى.
التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: صعب
ما هي قيمة جهد الاختزال القياسي لقطب النحاس (E°Cu²⁺|Cu)؟
الإجابة: +0.342 فولت
الشرح: تشير هذه القيمة الموجبة إلى أن أيونات النحاس Cu²⁺ تكتسب الإلكترونات (تختزل) بسهولة أكبر من أيونات الهيدروجين H⁺ عند الظروف القياسية.
تلميح: هذه قيمة موجبة تُقاس أيضًا مقابل قطب الهيدروجين القياسي.
التصنيف: رقم/تاريخ | المستوى: سهل