ناقشنا سابقًا الخلية الكهروكيميائية ، وهي جهاز يستخدم لتحويل الطاقة الكيميائية المنتجة في تفاعل الأكسدة والاختزال إلى طاقة كهربائية. هذه الخلايا من نوعين ، وهما الخلايا الفولتية وخلايا التحليل الكهربائي.
الخلايا الفولتية هي خلايا كهروكيميائية يمكنها توليد طاقة كهربائية تلقائيًا من التفاعلات الكيميائية التي تحدث في المحلول. بينما خلايا التحليل الكهربائي هي خلايا تخضع لتفاعل كيميائي عند تطبيق تيار كهربائي على الخلية.
في هذه المناقشة ، سوف نتعرف أكثر على الخلايا الفولتية ، والمعروفة أيضًا باسم الخلايا الجلفانية. كيف ذلك؟
نعم ، تم اكتشاف خلايا Galvani نفسها بشكل أساسي بواسطة عالم من إيطاليا ، Luigi Galvani. بدأ الأمر عندما كان الفيزيائي والطبيب الذي يعيش في مدينة بولونيا يعملان على ساق ضفدع. رأى أن مشرطه المعدني كان من نوع مختلف عندما كان ممسوكًا بعصب ساق ضفدع ميت ، مذعورًا ومتحركًا. جالفاني جادل في وقت لاحق أن هذا التأثير كان مرتبطًا بخصائص الحماية العصبية. أعلن أليساندرو فولتا أن هذا الرأي لجالفاني خاطئ.
واصل فولتا عمل لويجي جالفاني وأثبت أن نظرية زميله حول تأثير صدمة أرجل الضفدع كانت خاطئة. في الواقع ، ينشأ هذا التأثير من معدنين مختلفين من مشرط جالفاني. بناءً على هذا الرأي ، نجح فولتا في إنشاء "بطارية فولتا" (Voltac Pile). بالنسبة لخدماته ، تسمى وحدة فرق الجهد الكهربي بالفولت.
تتكون الخلية الفولتية من عدة أجزاء ، وهي الفولتميتر وجسر الملح والأنود والكاثود.
الفولتميتر هو مكون يعمل على تحديد الحجم المحتمل للخلية. يتم ترتيب الفولتميتر بالتوازي مع موقع المكونات التي يتم قياسها في الدائرة. تتكون هذه الأداة من ثلاث صفائح نحاسية ملحقة بباكليت مرتبة في أنبوب زجاجي أو بلاستيكي.
(اقرأ أيضًا: الخصائص المهمة للخلايا الكهروكيميائية وسلسلةها)
سولت بريدج عبارة عن أنبوب على شكل حرف U يحتوي على محلول مركّز من إلكتروليتات خاملة مثل كلوريد البوتاسيوم ونترات البوتاسيوم وغيرها في أجار أو جيلاتين. يُكمل جسر الملح الدائرة الكهربائية من خلال السماح بحركة الأيونات من محلول إلى آخر دون خلط المحلولين. يساعد جسر الملح أيضًا في الحفاظ على الحياد الكهربائي للمحلول في خليتين ونصف.
القطب الموجب أو القطب السالب هو موقع تفاعل الأكسدة. في الشكل ، يعمل الأنود كقطب Zn / zinc.
القطب الموجب أو القطب الموجب هو موقع تفاعل الاختزال. في الصورة ، يعمل القطب النحاسي ككاثود.
العملية في خلايا فولتا
في الأنود ، يطلق معدن الزنك الإلكترونات ويصبح Zn2 + مذابًا.
- Zn (s) → Zn2 + (aq) + 2e–
في الكاثود ، تلتقط أيونات Cu2 + الإلكترونات وتتحول إلى معدن النحاس.
- Cu2 + (aq) + 2e– → Cu (s)
ويمكن ملاحظة ذلك من انخفاض الكتلة المعدنية للزنك بعد التصحيح ، بينما تزداد كتلة معدن النحاس. التفاعل الكلي الذي يحدث في الخلايا الفولتية هو:
- Zn (s) + Cu2 + (aq) → Zn2 + (aq) + Cu (s)
