املىن يف الكيمياء للصف الثاني الثانوي العلمي الوحدة الثانية التأكسد واإلختزال الفصل الثاني إعداد : لؤي أبو طالب اخلاليا الكهروكيميائية أوال

اخلاليا الكهروكيميائية أوال : اخلاليا الغلفانية هي الخاليا التي تعطي طاقة كهربائية نتيجة لحدوث تفاعالت تأكسد و اخت ازل تلقائية فيها تعتبر البطاريات بأنواعها المختلفة مثاال على الخاليا الغلفانية مكونات اخللية الغلفانية : 1- وعاءين في كل منهما محلول أحد العناصر بتركيز معين, يتكون كل منهما من قطب فلزي و محلول كهرلي 2 -أسالك تصل بين القطبين الفلزيين و جهاز لقياس فرق الجهد بين األقطاب )فولتميتر( 3- القنطرة امللحية وهي أنبوب زجاجي على شكل حرف U يحتوي على محلول مشبع من كلوريد الصوديوم NaCl مثال يصل بين الوعاءين أهمية القنطرة امللحية : تعمل على موازنة الشحنات الكهربائية في الخلية أثناء عملها )حفظ التوازن الكهربائي( نقاط مهمة حول اخلاليا الغلفانية : -1 يسري التيار الكهربائي ( اإللكترونات ) في الخاليا الغلفانية ( عبر األسالك ) أو عبر الدارة الخارجية من المصعد ( القطب السالب ) إلى المهبط ( القطب الموجب( 2 -تحدث عملية التأكسد على المصعد, ولذلك : تقل كتلة القطب ( ألنه يذوب( و يزيد تركيز األيونات الموجبة في وعاء التأكسد حيث يتحول الى أيونات 3 -تحدث عملية اإلخت ازل على المهبط, و لذلك : تزداد كتلة القطب ( ألنه يحدث ترسيب عليه ) و يقل تركيز األيونات الموجبة في وعاء اإلخت ازل 4- يقل تركيز المحلول الملحي الموجود في القنطرة الملحية نتيجة انتقال األيونات إلى وعاء التأكسد االخت ازل و وعاء )112(

و لفهم النقاط السابقة ندرس املثال التايل : ادرس الخلية الغلفانية اآلتية والتي قطباها النحاس و النيكل, ثم أجب عن األسئلة التي تليها : 1 -حدد اتجاه حركة اإللكترونات عبر األسالك في الدارة الخارجية تتحرك اإللكترونات من قطب النيكل )المصعد ) الى قطب النحاس ( المهبط ) 2 -حدد المصعد والمهبط في الخلية وشحنة كال منهما المصعد : النيكل ( القطب السالب ) المهبط : النحاس ( القطب الموجب( 3 -اكتب انصاف التفاعالت التي تحدث عند األقطاب نصف تفاعل التأكسد / المصعد: +2 Ni Ni(s) (aq) + 2e - نصف تفاعل اإلخت ازل/ المهبط : Cu +2 (aq) + 2e - Cu (s) يزيد, ينقص ) ] +2 [Cu : يقل 4 -ماذا يحدث لكل من ( ] +2 [Ni : يزيد 5 -ماذا يحدث لكتلة كل من : (Cu) (113) : تقل المصعد أ- (Ni) ب- القطب الموجب تزيد

ما هو دور )أهمية( القنطرة الملحية في الخلية الغلفانية -6 (NaCl) و ماذا يحدث للمادة المتأينة الموجودة في القنطرة الملحية يقل تركيزه مع الزمن ( نتيجة تعمل القنطرة الملحية على موازنة الشحنات الكهربائية في الخلية أثناء عملها اختالل التوازن الكهربائي في كل من نصفي الخلية( Ni + Cu +2 7 -اكتب معادلة التفاعل الكلي الحاصل في الخلية السابقة يمكن تمثيل معادلة التفاعل الكلي الحاصل بجمع نصفي التفاعل : Ni +2 + Cu : سؤال : التفاعل اآلتي يحدث في خلية غلفانية Zn (s) + 2Ag + (aq) Zn +2 (aq) + 2Ag (s) 1- اكتب معادلتي نصف تفاعل التأكسد و نصف تفاعل االخت ازل نصف تفاعل التأكسد ( المصعد (: Zn Zn +2 + 2e نصف تفاعل اإلخت ازل ( المهبط :) Ag Ag + + e 2 ( القطب السالب ) -حدد المهبط و المصعد, وما اشارة كال منهما المهبط : Ag ( القطب الموجب ) المصعد : Zn 3 -وضح اتجاه اإللكترونات في الدارة الخارجية : ( قطب )Ag تتحرك اإللكترونات في الدارة الخارجية ( األسالك( من المصعد ( قطب )Zn إلى المهبط Zn : Ag : 4 -حدد القطب الذي : تزيد كتلته أ- تقل كتلته ب- Ag + : Zn +2 حدد األيونات الموجبة التي : أ- : يزداد تركيزها يقل تركيزها ب- -5 (114)

ة- : سؤال خلية غلفانية تعتمد على التفاعل اآلتي : Cd + Sn +2 Cd +2 + Sn 1 -اكتب نصفي تفاعل التأكسد و االخت ازل 2 -حدد اتجاه حركة اإللكترونات عبر الدارة الخارجية 3 -ماذا تتوقع أن يحدث لكتلة كل من قطبي Cd و Sn -1 نصف تفاعل التأكسد : نصف تفاعل االخت ازل : )المهبط( قطب Sn Cd Cd +2 + 2e Sn +2 + 2e Sn 2- من قطب التأكسد )المصعد( قطب Cd عب ارألسالك )الدارة الخارجية( إلى قطب االخت ازل كتلة : Sn تزداد ( المهبط ) 3 كتلة : Cd تقل ( المصعد ) سؤال : تمثل المعادلة اآلتية التفاعل الذي يحدث في إحدى الخاليا الغلفانية : أ- اكتب معادلة نصف التفاعل الذي يحدث عند كل قطب Cu +2 + Zn Cu + Zn +2 ب- أي القطبين يمثل المصعد و أيهما يمثل المهبط ج- ارسم الخلية السابقة موضحا على الرسم : -1-2 شحنة األقطاب اتجاه حركة اإللكترونات في الدارة الخارجية أ- نصف تفاعل التأكسد Zn Zn +2 + 2e نصف تفاعل االخت ازل Cu +2 + 2e Cu ب-المصعد : Zn المهبط : Cu ج- (115)

1 -جهد اخللية الغلفانية : وضح املقصود من القوة الدافعة الكهربائية : أكبر قيمة لفرق الجهد الكهربائي بين القطبين في الخلية الغلفانية, ويعد ( E) جهد الخلية مقياسا للقوة الدافعة الكهربائية ينتج التيار الكهربائي في الخلية الغلفانية نتيجة دفع اإللكترونات للتحرك من القطب السالب ( المصعد ) عبر األسالك إلى القطب الموجب )المهبط ) تعتبر القوة الدافعة الكهربائية المسؤولة عن دفع اإللكترونات للتحرك عبر األسالك وهي تنشأ بسبب االختالف في جهد االخت ازل بين قطبي الخلية و تقاس بوحدة فولت الظروف املعيارية : -1 تركيز ( 1 مول / لتر( لأليونات 2- درجة الح اررة 25 س 1 3- ض جو للغا ازت العوامل التي تؤثر يف جهد اخللية : 1- تركيز األيونات 2- درجة الح اررة 3- ضغوط الغا ازت المشاركة في التفاعل وضح املقصود من جهد اخللية املعياري مقياس للقوة الدافعة الكهربائية التي تنشأ بسبب االختالف في فرق الجهد بين قطبي الخلية في الظروف المعيارية تدل قيمة E على : 1 -قدرة الخلية الغلفانية في انتاج التيار الكهربائي 2 -قابلية تفاعل التأكسد واالخت ازل للحدوث تعتمد قيمة E للخلية على ميل نصف تفاعل التأكسد و نصف تفاعل اإلخت ازل للحدوث فكلما ازد ميل أنصاف التفاعالت للحدوث ازد جهد الخلية (116)

وضح املقصود من جهد القطب قيمة تدل على ميل التفاعل في قطب معين للحدوث جهد االختزال للقطب ) E اختزال(: جهد التأكسد للقطب ) E تأكسد (: تفاعل قيمة بوحدة الفولت تدل على ميل قيمة بوحدة الفولت تدل على ميل تفاعل التأكسد االخت ازل للحدوث للحدوث كلما ازدت قيمة جهد االخت ازل تزداد القدرة كلما ازدت قيمة جهد التأكسد تزداد القدرة على االخت ازل على التأكسد = ولذلك يمثل جهد الخلية مجموع جهد التأكسد و جهد االخت ازل لقطبي الخلية : E للخلية E االختزال )للمهبط( + E التأكسد )للمصعد( ** ان ميل نصف تفاعل التأكسد للحدوث في قطب معين هو عكس ميل نصف تفاعل االخت ازل للحدوث للقطب نفسه و لذلك مثال E تأكسد النحاس = - E اخت ازل النحاس مثال توضيحي : اذا كان ميل نصف تفاعل االخت ازل في قطب الفضة )Ag( يساوي 08 فولت, فإن ميل نصف تفاعل التأكسد له يساوي -08 فولت E تأكسد = - 08 فولت Ag - e Ag + + E اخت ازل = 08 فولت Ag + + e - Ag و عليه فإن : اخت ازل )المهبط( اخت ازل E )المصعد( - E E الخلية = دائما جهد اخت ازل المهبط أكبر من جهد اخت ازل المصعد ولذلك جهد الخلية موجبا (117)

= 08 فولت أمثلة توضيحية : 1- احسب E للخلية الغلفانية التي يحدث فيها التفاعل : Cu + 2Ag + Cu +2 + 2Ag إذا علمت أن جهود االخت ازل ل = Cu 034 فولت و جهد االخت ازل ل Ag E - اخت ازل Ag اخت ازل Cu E E للخلية = = 046 فولت 034 08 = 2- خلية غلفانية يحدث فيها التفاعل اآلتي : Ni + Cu +2 Ni +2 + Cu فإذا علمت أن جهد هذه الخلية E يساوي 059 فولت, أجب عما يأتي : أ- حدد القطب الذي يمثل المهبط, و القطب الذي يمثل المصعد, وما شحنة كل منهما ب- حدد اتجاه سريان اإللكترونات في الدارة الخارجية لهذه الخلية ج-إذا علمت أن جهد اخت ازل النحاس = 034 فولت, احسب جهد اخت ازل النيكل ( القطب السالب ) (Cu) أ- المهبط ( Cu القطب الموجب ) المصعد Ni ب- تتحرك اإللكترونات من المصعد ( Ni ) الى المهبط 025-= فولت Ni ج- E اخت ازل E يساوي 3- تمثل المعادلة اآلتية التفاعل الذي يحدث في إحدى الخاليا الغلفانية : Zn + Ni +2 Zn +2 + Ni إذا علمت أن E للخلية يساوي 051 فولت, و أن جهد اإلخت ازل المعياري للخارصين -076 فولت, فأجب عما يأتي : أ- أي القطبين يمثل المصعد و أيهما يمثل المهبط و ما شحنة كل منهما ب-احسب E اخت ازل لنصف التفاعل : Ni Ni +2 + 2e 025- - Ni, المهبط : أ- المصعد: Zn ب فولت (118)

تدريبات اضافية 2+ Cu بواسطة Fe وفق المعادلة : تختزل أيونات النحاس 1- Fe + Cu +2 Fe +2 +Cu فإذا علمت أن قيمة E للخلية 078 فولت, و أن جهد االخت ازل المعياري للنحاس يساوي 034 2e Fe Fe 2+ + فولت فما قيمة E تأكسد لنصف التفاعل اآلتي : االجابة : 044 فولت Mg + Pb +2 E تأكسد = 237 فولت E اخت ازل = -013 فولت 2 خلية غلفانية يحدث فيها التفاعل اآلتي : Mg +2 + Pb احسب جهد الخلية E إذا علمت أن : Mg Mg +2 + 2e Pb +2 + 2e Pb 224 فولت E الخلية = االجابة : 3 -اذا علمت أن جهد الخلية المكونة من الخارصين Zn والنحاس Cu في الظروف المعيارية يساوي )11( فولت و أن جهد الخلية المكونه من الخارصين Zn والفضه Ag في الظروف المعيارية يساوي )156( فولت, فإذا كان الخارصين في كلتا الخليتين هو المصعد, فأيهما أكثر ميال لإلخت ازل : أيونات النحاس Cu +2, أم أيونات الفضه + Ag بما أن جهد الخارصين يعتمد على ميل أنصاف التفاعالت للحدوث, وألن ميل تفاعل التأكسد ثابت للخارصين, Zn فإن االختالف في قيمة جهد الخلية ) E للخلية( يعتمد على جهد اخت ازل أيونات المهبط, وألن جهد الخلية المكونة من الخارصين Zn و الفضه Ag أكبر من جهد الخلية المكونة من الخارصين Cu أكثر ميال لالخت ازل من أيونات النحاس 2+ Ag + فإن أيونات الفضه, Cu و النحاس Zn (119)

إذا علمت ان جهد الخلية المكونة من األقطاب ) Y ( X, في الظروف المعيارية تساوي 4- )057( فولت, و أن جهد الخلية المكونة من األقطاب ) W ( X, في الظروف المعيارية تساوي ( 078 ) فولت, و أن المادة X في الخليتين هي المهبط, فأي العنصرين ) W ( Y, أكثر ميال للتأكسد, إذن فإن العنصر W أكثر بما أن جهد الخلية المكونه من األقطاب W, X أكبر من جهد الخلية X, Y ميال للتأكسد من العنصر Y مالحظة مهمة: -1 أقل لعمل خلية غلفانية هلا أكرب فولتية ( أعلى E ) خنتار فلزين ألحدهما أعلى جهد اختزال و لآلخر جهد اختزال 2- لعمل خلية غلفانية هلا أقل فولتية ( أقل E ) : حنسب E لكل فلزين متتاليني و حندد أقل E ثم * نرتب الفلزات تصاعديا حسب جهد االختزال E ألربعة فل ازت في الظروف المعيارية : Al Pb Ag Cu العنصر -013 080 034 جهد االخت ازل -166 فولت مثال توضيحي : يبين الجدول اآلتي جهود اإلخت ازل المعيارية 1 -عند عمل خلية ( نحاس فضة ), حدد القطب الذي يمثل المهبط, و ما شحنته 2 -حدد الفلزين اللذين يمكن ربطهما لتكوين خلية غلفانية تعطي أكبر فرق جهد 3 -حدد الفلزين اللذين يمكن ربطهما لتكوين خلية غلفانية تعطي أقل فرق جهد 1- المهبط : Ag وشحنته موجبة Ag, Al -2 Ag, Cu-3 (120)

2- قطب اهليدروجني املعياري و حساب جهد اختزال العناصر املعيارية : تم اختيار قطب الهيدروجين المعياري كقطب مرجعي لحساب جهود األقطاب األخرى و يعود سبب اختيار قطب الهيدروجين إلى كونه متوسطا بين العناصر في نشاطه الكيميائي مما يسهل استخدامه كمصعد أو كمهبط اعتمادا على طبيعة القطب اآلخر في الخلية E يمكن تمثيل التفاعل الذي يحدث في القطب المعياري للهيدروجين بالمعادلة اآلتية : = صفر فولت 2H + + 2e H 2 يتكون قطب اهليدروجني املعياري من : وعاء يحتوي على صفيحه من البالتين -1 H + حمض محلول HCl يحتوي على أيونات بتركيز -2 1 مول/لتر 3- تيار من غاز الهيدروجين تحت ضغط جوي واحد و عند درجة ح اررة 25 س لقياس جهد القطب لعنصر ما نكو ن خلية غلفانية أحد قطبيها ( قطب الهيدروجين ) و القطب اآلخر للعنصر المطلوب قياس جهده ثم نحسب E للخلية (121)

مثال توضيحي : تم تكوين خلية غلفانية في الظروف المعيارية, قطباها من الفضة و الهيدروجين, و قد وجد أن قيمة للخلية = 080 فولت, فإذا علمت أن قطب الفضة هو القطب الموجب في الخلية, أجب عما يلي E -2 1- حدد المهبط و المصعد اكتب أنصاف التفاعل عند األقطاب احسب جهد االخت ازل المعياري للفضة 4-3- اكتب معادلة التفاعل الكلي H 2-1 المهبط : Ag المصعد : Ag -2 المعياري - e Ag + + نصف تفاعل االخت ازل H 2 2H + + 2e - 3 نصف تفاعل التأكسد 2Ag + + H 2 2Ag + 2H + E -4 للخلية = Eاخت ازل)المهبط ) - E اخن ازل ( المصعد ) ( معادلة التفاعل الكلي ) جهد اخت ازل الفضة المعياري = 08 فولت ) H 2 =080 E اخت ازل ( الفضة ) - E اخت ازل ( تدريب : تمثل المعادالت اآلتية تفاعالت لخاليا غلفانية و جهودها المعيارية, ادرسها ثم أجب عن األسئلة التي تليها Zn + 2Ag + Zn +2 + 2Ag فولت 156 = E Zn + Ni +2 Zn + 2H + Zn +2 + H 2 Zn +2 + Ni E = 051 فولت E = 076 فولت ) 1- احسب جهد اخت ازل كال من العناصر ( Zn Ag, Ni,, احسب جهد الخلية المكونة من Ag, Ni واكتب معادلة التفاعل الكلي لها -2 حدد الفلزين اللذين يكونا خليه لها أعلى فولتية -3 (122)

سؤال: تم بناء ثالث خاليا غلفانية مختلفة باستخدام قطب الهيدروجين مع أحد الفل ازت اآلتية : ) Ag ( Zn, Cu, و محاليل أمالحها في كل خلية فإذا قيس جهد الخلية في كل منها في الظروف المعيارية, و تم الحصول على المعلومات المبينة في الجدول أدناه ادرس الجدول, ثم أجب عن األسئلة التي تليه: أكمل الجدول اآلتي: رقم الخلية المهبط المصعد E اخت ازل العنصر 0,76-1 قطب الهيدروجين Zn 0,34 H 2 Cu 2 0,80 H 2 Ag 3 (123)

(124)

و- و- و- ا- جدول جهود االختزال املعيارية نقاط مهمة جدا : -1 يتضمن الجدول أنصاف تفاعل االخت ازل و التفاعالت العكسية تمثل أنصاف تفاعالت التأكسد جهودها المعيارية مرتبة تصاعديا كل نصف تفاعل في الجدول مثال توضيحي : ( يساره عامل مؤكسد و يمينه عامل مختزل ) Li + + e - Li 2 عامل مختزل عامل مؤكسد تزداد قوة العامل المؤكسد ( يسار الجدول ) بزيادة جهد االخت ازل ( تزداد القدرة على االخت ازل و كسب ) باتجاهنا الى أسفل الجدول e - Na +, Li + : من األمثلة على العوامل المؤكسدة : األيونات الموجبة للفل ازت مثل الجزيئات الالفلزية مثل : 2 Cl 2, Br 3 4 تزداد قوة العامل المختزل ( يمين الجدول ) كلما قل جهد االخت ازل ( تزداد القدرة على التأكسد و فقد ) باتجاهنا إلى أعلى الجدول Na, Li, K : من األمثلة على العوامل المختزلة : ذ ارت الفلز المتعادلة مثل e - أيونات الهاليد : - I Cl -, Br -, 5 أقوى الع وامل المؤكسدة هو الفلور )يسبب التأكسد لجميع المواد التي تعلوه في جدول جهود االخت ازل( ( يسبب االخت ازل لجميع المواد التي تحته في جدول جهود F 2 و أضعفها : أيون الليثيوم + Li Li أقوى العوامل المختزلة هو الليثيوم االخت ازل ) و أضعفها هو أيون الفلور تزداد قوة العامل المختزل تزداد قوة العامل المؤكسد F - (125)

جدول جهود االخت ازل المعيارية (126)

رتب العلماء جهود االخت ازل المعيارية ألقطاب كثيرة في ( جدول جهود االخت ازل المعيارية( حيث يحتوي هذا الجدول على أنصاف تفاعالت اخت ازل مختلف االقطاب و يمكن اإلستفاده منه في : أ- حساب جهد اخللية املعياري: يمكن حساب جهد الخلية الغلفانية في الظروف المعيارية باإلعتماد على العالقة التالية )كما ذكر سابقا( : للخلية = جهد االخت ازل األعلى ( جهد المهبط ) جهد االخت ازل األدنى ( جهد المصعد ) E مثال توضيحي : احسب قيمة الجهد المعياري للخلية الغلفانية التي يحدث فيها التفاعل اآلتي : Zn + Cd +2 Zn +2 + Cd باستخدام جهود االخت ازل المعيارية في الجدول, نحدد جهود االخت ازل للمصعد و المهبط 076-04- )اخت ازل الخارصين( = فولت E )اخت ازل الكادميوم( = فولت E E - اخت ازل )الكادميوم ) اخت ازل ( الخارصين ) E E للخلية = 040- )076- ( - = = 036 فولت 076 + 040- = Cu, تدريب : باالعتماد عل جدول جهود االخت ازل, احسب E للخلية الغلفانية التي قطباها Al و يحدث فيها التفاعل اآلتي : 3Cu 2Al + 3Cu +2 2Al +3 + 2 االجابة = فولت مالحظة مهمة : ال تتأثر قيمة E عند ضرب المعادلة بعدد صحيح عند موازنة المعادلة النوعية للمادة و هذه الخواص ال تعتمد على كمية المادة ألن جهود االخت ازل من الخواص (127)

ب- مقارنة قوة العوامل املؤكسدة و العوامل املختزلة: مثال : في الجدول اآلتي الذي يتضمن عددا من أنصاف تفاعالت االخت ازل, و قيم جهود االخت ازل E ( فولت ) 080+ 034+ 023-166- Al, Cu, Ag, Ni Al +3 المعيارية لكل منها : أ- رتب المواد اآلتية تصاعديا حسب قوتها كعوامل Al +3, Cu +2, Ag +, Ni +2 Ag +, Cu +2, Ni +2, Al +3 تزداد قوة العامل المؤكسد Ag + مؤكسدة أقوى عامل مؤكسد هو ب- أضعف عامل مؤكسد هو رتب المواد اآلتية تصاعديا حسب قوتها كعوامل مختزلة Al, Ni, Cu, Ag تزداد قوة العامل المختزل أقوى عامل مختزل هو Al أضعف عامل مختزل هو Ag نصف تفاعل االخت ازل Ni +2 + 2e - Ag + + e - Cu +2 + 2e - Al +3 + 3e - Ni Ag Cu Al, I 2 تدريب : مستعينا بجهود االخت ازل للعناصر ( كعوامل مؤكسدة : Cl 2, Br 2, تزداد قوة العامل المؤكسد ( بزيادة جهد االخت ازل ) ) Cl 2, Br 2 رتبها تصاعديا من حيث قوتها نصف تفاعل االخت ازل جهد االخت ازل )فولت( 053 106 136 I 2 + 2e - 2I - Br 2 +2e - 2Br - Cl 2 + 2e - 2Cl - I 2 (128)

تزداد قوة العامل المؤكسد تزداد قوة العامل المختزل لتوضيح قوة العوامل المختزلة و قوة العوامل المؤكسدة و مقارنة قوتها ببعضها انظر الجدول التالي: جهد االخت ازل المعياري 076-025- 013- صفر 034 053 080 جهد التأكسد المعياري 076+ 025+ 013+ صفر 034-053- 080- نصف تفاعل االخت ازل Zn +2 +2e - Ni +2 +2e - Pb +2 +2e - Zn Ni Pb 2H + +2e - H 2 Cu +2 +2e - Cu I 2 + 2e - 2I - Ag + + e - Ag أقوى عامل خمتزل ( Zn له أقل جهد اخت ازل( يستطيع اخت ازل جميع المواد التي أسفله في الجدول: )استخالص, استخ ارج, ترسيب, فصل, تحضير, يحل محل ) أمثله توضيحية 1- أي العناصر تستطيع اخت ازل أيونات 2+ Pb : الخارصين و النيكل ( األقوى كعوامل مختزلة ( 2 -حدد الفلز الذي يستطيع ترسيب النيكل من محاليله الخارصين ( األقوى كعامل مختزل من النيكل ( 3 -حدد العناصر التي تستطيع اخت ازل أيونات الرصاص Pb +2 و ال تستطيع اخت ازل أيونات الخارصين أقوى عامل مؤكسد + Ag ( له أعلى جهد اخت ازل( يستطيع أكسدة جميع المواد التي تعلوه في الجدول ( اذابة, تأيين ) باقي العناصر 4 -أي األيونات تستطيع أكسدة ذ ارت النحاس Cu أيونات الفضه + Ag )األقوى كعامل مؤكسد ) 5 -حدد العنصر الذي يستطيع أكسدة ذ ارت النحاس Ag وال يستطيع أكسدة ذ ارت الفضه, Cu عنصر اليود I 2 6 -حدد المادة التي تستطيع أكسدة ذ ارت Cu ج- + Ag, I 2 zn +2 النيكل Ni (129)

(130)

ج- حتديد تلقائية التفاعالت يمكن التنبؤ بتلقائية التفاعالت الكيميائية من حساب قيمة E للتفاعل, فإذا كانت موجبة يكون التفاعل تلقائيا واذا كانت سالبة يكون التفاعل غير تلقائي 1- تفاعل بعض الفلزات مع حملول محض اهليدروكلوريك املخفف العناصر التي جهود اختزاهلا سالبة: العناصر التي جهود اختزاهلا موجبة: أ-تتفاعل مع محاليل الحموض المخففه مثل HCl و أ- ال تتفاعل مع محاليل الحموض المخففه مثل HCl و ال تذوب هذه العناصر ( ال تتأكسد ) فيها تذوب هذه العناصر ( تتأكسد ) فيها ب- وينطلق غاز الهيدروجين ( يتحرر و يتصاعد( ب- ال ينطلق غاز الهيدروجين )ال يتحرر ال يتصاعد( مثال توضيحي : يتفاعل Zn النحو اآلتي : مع حمض الهيدروكلوريك المخفف على Zn + 2H + + H و اطالقه على شكل Zn +2 + H 2 حيث يستطيع Zn اخت ازل غاز ( تحريره ) بينما يذوب في محاليل الحموض ( جهد اخت ازل Zn أقل من الهيدروجين ) و بالتالي يتأكسد مثال توضيحي : ال يتفاعل سلك النحاس مع محلول حمض HCl ألن جهد اخت ازل النحاس ( +034 ) فولت و هو أعلى من جهد اخت ازل الهيدروجين لذلك ال يمكنه اخت ازل أيونات H + و عند حساب E للتفاعل المتوقع : = E Eللتفاعل اخت ازل)الهيدروجين( E - E - اخت ازل)النحاس ) = صفر - 034 = - 034 فولت و بما أن قيمة E للتفاعل سالبة يكون هذا التفاعل غير تلقائي ( و يذوب ) Zn ي ختزل ( ينطلق على شكل غاز ) + H Zn Zn +2 + 2e - 2H + + 2e - H 2 و عند حساب (131) E للتفاعل : E للتفاعل E = اخت ازل)الهيدروجين( اخت ازل)الخارصين ) = صفر - ( - 076 ) = + 076 فولت و بما أن E للتفاعل موجبة يحدث هذا التفاعل تلقائيا

2- تفاعل بعض الفلزات مع حماليل األمالح مالحظة مهمة : عند طرح أسئلة مثل : ( هل يمكن حفظ محلول في وعاء من فلز هل يمكن تحريك محلول بملعقة من فلز ماذا يحدث عند وضع مسما ار أو سلكا من فلز في محلول ) نعتبر أن األيونات الموجبة المكونة للمحلول تختزل بينما يحدث التأكسد للوعاء أو الملعقة أو السلك أو اللوح الفلزي, ثم يتم حساب E للخلية فإذا كانت E موجبة يحدث تفاعل تلقائي وبالتالي ال يمكن الحفظ أو التحريك أما إذا كانت سالبة ال يحدث تفاعل تلقائي وبالتالي يمكن الحفظ أو التحريك ZnSO 4 مثال توضيحي : أيهما تختار لحفظ محلول كبريتات الخارصين فسر اجابتك هل يمكن حفظ محلول كبريتات الخارصين في وعاء من النحاس يتوقع حدوث التفاعل اآلتي : وعاء من النحاس أم وعاء من األلمنيوم هل يمكن حفظ محلول كبريتات الخارصين في وعاء من األلمنيوم يتوقع حدوث التفاعل اآلتي : 2Al+ 3Zn +2 2Al +3 + 3Zn Cu + Zn +2 Cu +2 + Zn و عند حساب E للتفاعل : E للتفاعل E = اخت ازل)الخارصين( E - اخت ازل)النحاس( 034-076 - = = - 11 فولت و بما أن قيمة E للتفاعل سالبة يكون هذا التفاعل غير تلقائي وبالتالي يمكن حفظ محلول كبريتات الخارصين في وعاء من النحاس و عند حساب E للتفاعل : E للتفاعل E = اخت ازل)الخارصين( E - اخت ازل)األلمنيوم( )166-( - 076 - = = + 090 فولت و بما أن قيمة E للتفاعل موجبة يكون هذا التفاعل تلقائي وبالتالي ال يمكن حفظ محلول كبريتات الخارصين في وعاء من األلمنيوم (132)

سؤال : هل يمكن تحريك محلول نت ارت الفضة AgNO 3 بملعقة من القصدير Sn فس ر ذلك إذا علمت أن E )اخت ازل القصدير( =-014 فولت و E )اخت ازل الفضه( =08 فولت Sn Sn + 2Ag + يتوقع حدوث التفاعل اآلتي : 2Ag Sn +2 + Sn جهد اخت ازل - Ag للتفاعل = جهد اخت ازل E = 08 - ) 014- ) = 094 فولت وبما أن E للتفاعل موجبه إذن اليمكن التحريك ( يحدث تفاعل تلقائي ) تتأكسد ( تتآكل ) الملعقة ويترسب الفضة سؤال : ادرس الجدول اآلتي ثم أجب عما يليه من أسئلة : -1 ماذا يحدث عند غمس سلك من الخارصين في محلول يحتوي أيونات الفضة يحدث تفاعل تلقائي حيث يتآكل السلك ويتأكسد بينما يحدث ترسيب للفضة و عند حساب E للتفاعل Zn جهد اخت ازل - Ag للتفاعل = جهد اخت ازل E = 08 - ) 076- ) = 156 فولت وبما أن E للتفاعل موجبه إذن اليمكن غمس السلك في المحلول نصف تفاعل االخت ازل 2- هل يمكن حفظ قطعة فضة عند وضعها في محلول نت ارت النيكل ) 2 3 Ni(NO E للتفاعل = جهد اخت ازل - Ni جهد اخت ازل = Ag 025-08 = 105- فولت بما أن E للتفاعل سالبة إذن يمكن حفظ قطعة الفضة في المحلول ( حيث ال يحدث تأكسد لقطعة الفضة( جهد االخت ازل )فولت( 166-076- 074-025- صفر 080 Al +3 +3e Zn +2 + 2e Cr +3 +3e - Ni +2 + 2e Al Zn Cr Ni 2H + + 2e H 2 Ag + + e Ag (133)

3 -حدد الفل ازت التي تستطيع اطالق غاز الهيدروجين من المحاليل الحمضية المخففه ( Cr,Al, Zn, Ni الفل ازت التي جهود اخت ازلها سالبة ) بين إذا كان التفاعل اآلتي يحدث بصورة تلقائية أم ال 3Zn +2 + 2Cr 2Cr +3 + 3Zn -4 E للخلية = جهد اخت ازل الخارصين جهد اخت ازل الكروم Ni تدريبات اضافية سؤال 1 : الجدول االتي يمثل جهود االخت ازل المعيارية لبعض الفل ازت : Ag Mg Fe الفلز +08-237 -044 جهد االخت ازل )فولت( 025- Cu 034+ = 076- ( - 074 ) = 002- فولت بما أن اشارة E للخلية سالبة فإن هذا التفاعل ال يحدث بشكل تلقائي ( مما يعني أن التفاعل العكسي هو التفاعل التلقائي ) 1 -أي من الفل ازت السابقة يعتبر األقوى كعامل مختزل 2 -أي منها ال يذوب في محلول HCl 3 -أي منها يحرر غاز الهيدروجين ويذوب في محاليل الحموض 4 -حدد الفلزين اللذين يكونان خلية لها أعلى فولتية 5 -هل يمكن حفظ محلول أحد أمالح النحاس في وعاء من الحديد Ni, Fe, Mg -3 Cu, Ag -2 Mg -1 5- ال يمكن الحفظ Mg, Ag -4 (134)

: سؤال 2 : ادرس الجدول المجاور, ثم أجب عما يليه من أسئلة E فولت نصف تفاعل االخت ازل أ- استخرج من الجدول : 076-025- 013- Zn +2 +2e - Ni +2 +2e - Pb +2 +2e - Zn Ni Pb - 1 أقوى عامل مؤكسد 2- أضعف عامل مؤكسد 3- أقوى عامل مختزل صفر 2H + +2e - H 2 4- أضعف عامل مختزل 034 Cu +2 +2e - Cu ب-حدد العبارة الصحيحة فيما يلي : ( أو أكثر ) 053 I 2 + 2e - 2I - Ag + يستطيع اخت ازل H 2-1 080 Ag + + e - Ag Cu +2 يستطيع اخت ازل Ag -2 Pb +2 Pb +2-3 -4 يستطيع اكسدة Ni يستطيع أكسدة Cu ج- ما العنصر الذي يستطيع أكسدة Cu و ال يستطيع أكسدة Ag د- ما العنصر الذي يختزل Pb +2 و ال يختزل +2 Zn ه- ما هو الفلز الذي يستطيع ترسيب )استخالص( بقية الفل ازت من مركباتها و- ما هي العناصر التي يستطيع Cu +2 أكسدتها ز- ما هي العناصر التي تستطيع تحرير ( اطالق ) غاز تذوب في محلول حمض الهيدروكلوريك المخفف H 2 ح- حدد الفلز )أو أكثر( الذي ال يذوب في محاليل الحموض المخففة ط- هل يمكن حفظ محلول NiSO 4 في وعاء من النحاس Cu ي- هل يمكن تحريك محلول CuSO 4 بملعقة من Zn من محاليل الحموض المخففة والتي أ- -1 Ag+ -2 ب- 3, 1 ج- و- H 2, Pb, Ni, Zn ح- Cu, Ag Ag -4 Zn -3 ه- ( Zn أقوى عامل مختزل ) د- Ni ( جهود اخت ازلها أقل من الصفر- سالبة ) ز- Pb, Ni, Zn ي- ال ط - نعم Zn +2 I 2 (135)

سؤال 3 : الجدول اآلتي يمثل قيم جهود االخت ازل المعيارية لمجموعة من العناصر : Fe +2 / Fe H + / H 2 Br 2 / Br - Al +3 / Al Ni +2 / Ni Cu +2 / Cu العنصر Pb +2 / Pb 166-044- 106 025-013- 034 جهد االختزال صفر حدد : 1- العامل المؤكسد األقوى 2- العامل المؤكسد األضعف 3- العامل المختزل األقوى 4- العامل المختزل األضعف أ- ب- حدد الفل ازت التي يمكن استخدامها لتحرير غاز الهيدروجين من محاليله الحمضية ج- حدد الفلز الذي : 1- ال يذوب في محلول حمض HCl 2- يستطيع استخالص الحديد من محاليله 3 -يذوب في محلول نت ارت النيكل ) 2 3 Ni(NO د- عند عمل خلية من قطبي الهيدروجين المعياري و العنصر )+2( X كانت E للخلية يساوي 074 فولت و العنصر X هو القطب السالب, أوجد ما يلي : 1 -اكتب معادلة نصف التفاعل عند كل قطب 2 -احسب جهد اخت ازل العنصر X Br 2 في وعاء مصنوع من الحديد Fe ه- هل يمكن حفظ محلول عنصر البروم و- هل يمكن تحريك محلول يحتوي أيونات النيكل Ni +2 بملعقة مصنوعة من النحاس Cu Br - -4 Al -3 Al +3-2 Br 2 أ- -1 ب- Pb, Ni, Al, Fe Al, Fe -3 Al -2 Cu ج- 1-074- فولت -2 X X +2 + 2e د- 1- ه- اليمكن و- نعم يمكن (136)

لديك الفل ازت ) E ( A, B, C, D, جميعها تكون ايونات ثنائية موجبة, فاذا علمت سؤال : 4 أن: 1 -العنصر C يستطيع تحضير العنصر B من محاليله 2 -ينطلق غاز H 2 من محاليله الحمضية عند غمس سلك من B فيها 3 -عند عمل خلية منD E, تنتقل االلكترونات الى قطب E 4 -يذوب العنصر B في محاليل D 5 -عند عمل خلية من A, C يكون المصعد A أجب عما يلي : رتب الفل ازت السابقة تصاعديا حسب قوتها كعوامل مختزلة A>C>B>D>E سؤال : 5 يبين الجدول القيم المطلقة لجهود االخت ازل المعيارية للعناصر ) C A), B, و قد لوحظ عند وصل نصف خلية A مع نصف الخلية B أن اإللكترونات تنتقل من B الى A كما لوحظ عند وصل نصف خلية A مع قطب المعياري و أن أيونات H 2 المعياري تنتقل اإللكترونات من A الى قطب H 2 C +2 تؤكسد العنصر B نصف تفاعل االخت ازل E ( فولت ) A اعتمادا على المعلومات السابقة, أجب عما يلي : 1 -اكتب اشارة E لكل نصف من أنصاف B C تفاعل االخت ازل السابقة 2 -خلية غلفانية تتكون من القطبين, A, C جد : أ- معادلة التفاعل الكلي ب- سريان 3 -احسب E في خلية A, C e - في الدارة الخارجية 4 -رتب العناصر A, B, C حسب قوتها كعوامل مختزلة 014 A +2 + 2e - 040 B +2 + 2e - 085 C +2 + 2e - (137)

سؤال 6 : تم استخدام كل فلز من الفل ازت اآلتية : ( A ( G, D, C, B, مع محلول أحد أمالحه المائية بتركيز 1 مول/ لتر لعمل خلية غلفانية مع النيكل (Ni) و كانت النتائج كما في الجدول لمجاور E ( فولت( - e اتجاه 140 + 105 + قطب الخلية A Ni B Ni اعتمادا على المعلومات في الجدول أجب عما يلي : 1- رتب الفل ازت السابقة متضمنا Ni تصاعديا حسب قوتها كعوامل مختزلة 2 -هل يمكن حفظ محلول أحد أمالح الفلزC 050 + C Ni في وعاء من D 3 -احسب E لخلية مكونه من + D Ni B, D 060 095 + G Ni من A Ni C Ni G في الدارة الخارجية الى Ni B Ni D Ni سؤال : 7 تم اج ارء سلسلة من التجارب على الفل ازت ( D ) A, Q, X, و لوحظ ما يلي : 1 -ترسبت ذ ارت A عند وضع قطعة من D في محلول يحتوي A +2 2 -يتصاعد غاز الهيدروجين عند وضع سلك من Q في محلول HCl المخفف 3 -ال يمكن تحريك محلول يحتوي (138) Q +2 بملعقة من A 4 -ال يتفاعل سلك من X في محلول HCl اعتمادا على المالحظات أجب عما يأتي : أ( خلية غلفانية قطباها A, D أي القطبين تزداد كتلته ب( هل يمكن حفظ محلول أحد أمالح Q في وعاء مصنوع من D ت( هل تستطيع أيونات X +2 أكسدة ذ ارت العنصر A د( خلية غلفانية قطباها X, Q ما اتجاه حركة االلكترونات عبر االسالك ه( حدد الفلزين لعمل خلية لها أعلى فولتية

سؤال 5 085+, 040-, 014- -1 2 2 A C -2 أ- A C اجابة ب- من A الى C -3 جهد الخلية = +085 014 = 099 فولت B, A, C -4 اجابة سؤال 6 A >G>C>Ni>D>B -1 2- نعم 045-3 فولت اجابة السؤال 7 D>A>Q>H 2 >X أ- A ب- ال يمكن ت- نعم د- من Q الى X ه- X, D (139)

(140)

أسئلة مراجعة : ضع دائرة حول رمز االجابة الصحيحة: سؤال 1 H 3 IO 6 يساوي : -2 1- عدد تأكسد اليود في 1 - ج( +1 7- أ( +7 ب( د( احدى العبا ارت التالية تتفق مع الخلية الغلفانية : أ( قيمة E للخلية سالبة ب( تنتقل االلكترونات فيها من المهبط الى المصعد ج( اشارة المصعد سالبة د( تقل كتلة المهبط أحد التالية يسلك سلوك العامل المختزل في تفاعالت والعامل المؤكسد في تفاعالت أخرى -2 أ( Cr 2 O 7 H 2 ب( عدد موالت االلكترونات المفقودة في التحول التالي : أ( 8 ب( 10 ج( Mg ج( 14 د( F 2 Br 2 2BrO 3-1 العنصر A يختزل أيونات 2+ B أ( C>B >A ب( C>A>B وال يختزل أيونات C +2 ج( B>A>C د( د( 6,ان ترتيب العناصر وفق قوتها كعوامل مختزلة هو: A>B>C -2-3 -4-5 في التفاعل التالي :, يكون العامل المختزل: Cr 2 O 3 + 2Al 2Cr + Al 2 O 3-6 Cr 2 O 3 Al Cr أ( Al 2 O 3 ب( ج( د( H 2 فان : اذا علمت أن الفلز A يذوب عند وضعه في محلول حمضي مخفف مطلقا غاز الهيدروجين -7 A أ( Aعامل مؤكسد ب( جهد التاكسد المعياري ل موجب H + ج( جهد االخت ازل المعياري لA موجب د( عامل مختزل عدد تأكسد الهيدروجين في المركب CaH 2 يساوي: -8 ب( +1 ج( +2 أ(- 1 د(- 2 8 7 6 5 4 3 2 1 االجابات رقم السؤال أ ب ج ج ب ب ج أ االجابة (141)

يمثل الجدول اآلتي ثالث خاليا غلفانية و بعض المعلومات عنها : سؤال 2 رقم الخلية 1 2 3 4 األقطاب A, H 2 A, B B, Z Z, D المعلومات القطب ( A القطب السالب( ينحرف مؤشر الفولتميتر الى B يزداد ] +2 [B في الخلية ال يمكن حفظ محلول D +2 في وعاء Z 1 -رتب الفل ازت A, B, Z, D تصاعديا حسب قوتها كعوامل مختزلة 2 -هل يمكن تحريك محلول Z +1 بملعقة من B 3 -إلى أي قطب تتحرك االلكترونات السالبة في خلية غلفانية قطباها B, D سؤال : 3 الجدول المجاور يبين ثالث خاليا غلفانية اذا علمت أن قيمة E للخلية األولى يساوي 076 فولت وقيمة جهد االخت ازل المعياري ل H 2 يساوي صف ار أوجد مايلي : 1 -حدد القطب الذي تقل كتلته في الخلية رقم 3 2 -احسب جهد الخلية المعياري للخلية رقم 3 اذا علمت أن جهد اخت ازل = x 034 فولت 3- حدد العامل المختزل األقوى 4 -حدد الفلزين لعمل خلية لها أعلى فولتية رقم الخلية القطب A القطب B المهبط 5 -أي الفل ازت يمكن استخدامه لحفظ أحد H 2 Z H 2 1 R X R 2 X X Z 3 محاليل Z (142)

سؤال : 4 ادرس التفاعالت االتية التي تحدث في خاليا غلفانية وقيم E لها ثم أجب عما يليها من أسئلة : E للخلية فولت معادلة التفاعل الخلوي الكلي رقم التفاعل 14 A + X +2 A +2 + X 1 105 X + B +2 X +2 + B 2 05 C + X +2 C +2 + X 3 06 X + D +2 X +2 + D 4 اعتمادا على المعلومات المبينة في الجدول أعاله أجب عما يلي : رتب الفل ازت السابقة تصاعدبا حسب قوتها كعوامل مختزلة 1- هل يمكن حفظ أحد أمالح الفلز C في وعاء من الفلز D 2- ماذا يحدث عند غمس سلك من B في محلول أحد أمالح A 3- عند عمل خلية قطباها A, C حدد المهبط 4- ( A, X) سؤال : 5 اذا علمت أن التفاعلين اآلتيين يحدثان بشكل تلقائي : = E M + X +2 M +2 + X 271 فولت = E 3M + 2A +3 3M +2 + 2A 071 فولت 1- رتب الفل ازت A, X, M تصاعديا حسب قوتها كعوامل مختزلة 2 -عند عمل خلية من الفلزين (X A), أجب عما يلي : أ- حدد المصعد و المهبط ب- حدد اتجاه حركة األيونات السالبة ج- اكتب معادلة التفاعل عند كل قطب 3 -اذا علمت أن جهد اخت ازل = M -263 فولت, احسب جهد اخت ازل كال من 4 -هل يمكن حفظ محلول أيونات X +2 في وعاء من A (143)

اجابة السؤال الثاني : A>B>Z>D ال يمكن الى D -1-2 -3 اجابة السؤال الثالث : Z -1 =1,1 فولت 0,76+ 0,34 = E -2 Z -3 R, Z -4 R, X -5 اجابة السؤال ال اربع : A>C>X>D>B -1 2- نعم ) ال يحدث تفاعل تلقائي ( حيث ال يتأكسد و ال يذوب السلك B -3 C -4 اجابة السؤال الخامس : M>A>X -1-2 أ- المصعد= A المهبط = X ب- من X A -3 جهد اخت ازل = A 1,92- (144)

(145)

(146)

(147)

(148)

اجابات أسئلة الفصل (149)

(150)

اجابات أسئلة الوحده (151)

(152)

(153)