في السابق ، ناقشنا ماهية تفاعل الأكسدة والاختزال. مصطلح الأكسدة والاختزال نفسه مشتق من نوعي التفاعلات المتضمنة ، وهما الاختزال والأكسدة. هذا لأنه في تفاعل الأكسدة والاختزال ، يحدث الاختزال والأكسدة في وقت واحد. خلال هذا التفاعل ، يكون عدد الإلكترونات المفقودة مساويًا لعدد الإلكترونات المكتسبة. تفاعلات الأكسدة والاختزال معنية أيضًا بالخلايا الكهروكيميائية. ما هذا؟
الخلية الكهروكيميائية هي جهاز يستخدم لتحويل الطاقة الكيميائية المنتجة في تفاعلات الأكسدة والاختزال إلى طاقة كهربائية. هذه الخلايا من نوعين ، وهما الخلايا الفولتية أو الخلايا الجلفانية وخلايا التحليل الكهربائي.
الخلايا الفولتية هي خلايا كهروكيميائية يمكنها توليد طاقة كهربائية تلقائيًا من التفاعلات الكيميائية التي تحدث في المحلول. مثال على الخلية الفولتية هو بطارية كهربائية.
وفي الوقت نفسه ، خلايا التحليل الكهربائي هي خلايا تخضع لتفاعل كيميائي عند تدفق تيار كهربائي إلى الخلية. مثال على خلية التحليل الكهربائي هو تكسير الملح إلى العناصر المكونة لها ، أي الصوديوم والكلور.
خصائص الخلية الكهروكيميائية
هناك عدة خصائص للخلية الكهروكيميائية. أولاً ، تتكون كل خلية نصفية من قضيب معدني مغموس في محلول من أيوناته. ثانيًا ، يسمى تفاعل نصف الخلية الذي يحدث عند الأنود تفاعل أكسدة نصف خلية بينما ما يحدث عند الكاثود هو تفاعل اختزال نصف خلية.
(اقرأ أيضًا: موازنة تفاعلات الأكسدة والاختزال ، تعرف على هاتين الطريقتين)
ثالثًا ، يحدث دائمًا نصفي رد الفعل في وقت واحد. رابعًا ، يلتقط القطب الموجب الإلكترونات بحيث تكون سالبة الشحنة ، بينما يفقد الكاثود الإلكترونات بحيث تكون موجبة الشحنة. أخيرًا ، تتدفق الإلكترونات من القطب الموجب إلى القطب السالب ويتدفق التيار من الكاثود إلى الأنود.
في الخلايا الكهروكيميائية ، يوجد أيضًا مصطلح السلسلة الكهروكيميائية. السلسلة الكهروكيميائية هي ترتيب العناصر من أجل زيادة قيمة إمكانية الاختزال.
هناك عدة تطبيقات للسلسلة الكهروكيميائية. أولاً ، يمكن استخدام المتسلسلة الكهروكيميائية لمقارنة قدرات الأكسدة والاختزال النسبية. وفقًا لقواعد IUPAC ( الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية ) ، يتم استخدام علامة موجبة لتمثيل إمكانية الاختزال. المواد ذات إمكانية الاختزال المنخفضة هي عوامل اختزال أقوى في حين أن المواد ذات إمكانية الاختزال الأعلى هي عوامل مؤكسدة أقوى.
ثانيًا ، يمكن أن تحل نسبة تفاعل المعادن التي يتم وضعها في موضع أدنى في السلسلة (ذات جهد قطب كهربائي أقل) محل المعدن الموجود في الأعلى (لها إمكانات قطب أعلى).
أخيرًا ، تُستخدم السلسلة الكهروكيميائية في حساب جهد القطب ، وهو جهد الخلية القياسي للخلية الجلفانية.
