الوسم: الكهربائي

الفرق بين خلية التحليل الكهربائي وخلية الكهروكيميائية
________________________________________
الخلية الكهروكيميائية : تسمى بـ ( الخلية الجلفانية )
1- يحدث فيها تحول للطاقة الكيميائية إلى كهربائية .
2- لا تحتاج إلى مصدر خارجي للتيار .
3- الاقطاب فيها مختلفة ليست من نفس النوع والفعالية قابليتهما للتأكسد والاختزال مختلفة وكل قطب مغمور في محلول يحتوي على أيوناته ومتصلة بإسلاك توصيل إلى
الفولتميتر وتصل بين المحلولين قنطرة ملحية ..
4-التفاعل فيها يكون تلقائي .
5-يكون المصعد ( – ) والمهبط ( + )
6- يقاس جهد الخلية بجهد الانود + جهد الكاثود
7- نعبر عن هذه الخلية برسم خط مائل / يفصل بين القطب وايوناته ورسم// يمثل
القنطرة الملحية..
ملاحظة : عندما تعطى جهود الاكسدة للقطبين فالجهد الاكبر تحدث له عملية اكسدة
والاصغر تحدث له عملية اختزال.
جهد الاكسدة لاي قطب يساوي جهد الاختزال عدديا ولكن بعكس الاشارة ..
وسريان التيار يكون في الخلية الجلفانية من المصعد إلى المهبط ..
من التطبيقات عليها / العمود الجاف ، مركم الرصاص بطارية السيارة ،بطارية النيكل و
الكادميوم .

خلية التحليل الكهربائي :- تسمى بـ ( الخلية الالكتروليتيه )
1- يحدث فيها تحول اللطاقة الكهربائية إلى كيميائية
2- تحتاج إلى مصدر خارجي للتيار الكهربائي ..
3- الاقطاب فيها من نفس النوع والجنس مثل قطبي الجرافيت ، او قطبي النحاس
4- التفاعل فيها لا يكون تلقائي .
5- يكون المصعد ( + ) والمهبط ( – )
6- تختلف نواتج التحليل الكهربائي للمحلول الواحد باختلاف الاقطاب المستخدمه فيه
7- تحتوي على محلول الكتروليتي واحد ..
من التطبيقات عليها : تنقية المعادن ، عملية الطلاء الكهربائي ..

تقرير مادة الفيزياء
((عن ))
مشروع الجرس الكهربائي

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
((الأدوات )) :-
1)لوح خشب 30*30
2)لوحين حديد 20*10 cm تقريباً …على شكل مستطيل
3)مسمار حديد
4)سلك كهربائي طويل
5)مسمارين للتثبيت
6)مفتاح كهربائي
7)قاعدة للمفتاح
8)أنبوب أسود صغير
9)زنبرك

(( الهدف )) :-
لصنع جرس كهربائي بسيط التركيب وسهل التنفيذ.

(( الطريقة )):-
1)أولاً نلف السلك الكهربائي ذو الطرفين السالب والموجب حول المسمار الحديد ثم يوضع داخل الأنبوب الأسود الصغير
2)نقوم بإحضار اللوح الخشبي ونثبت عليه لوح الحديد لأول عبر مسمارا تثبيت.

[

3)ثم نحضر الانبوب الأسود وثبته على مقربة من اللوح الحديدي ونضع زنبرك حول المسمار.

[

4)نأتي باللوح الحديدي الثاني ونضعه خلف الأنبوب الأسود ونثبته عبر مسماري التثبيت.

5)نثبت قاعدة المفتاح على اللوح الخشبي وندخل الشريط الأزرق داخل القاعدة أما الأحمر فنتركه خارجاً.

]

6)نصل شريط كهربائي طويل من فتحة الكهرباء إلى القاعدة وأيضاً ندخل الشريط الأزرق داخلها ونبقى الشريط البني خارجها.

]
7)ندخل الشريطين الزرق في المفتاح ذاته عبر فتحتين خلف المفتاح كما هو موضح بالشكل الأتي.

[8)نصل الشريطين البني والأحمر ببعضهما عبر أداة تسمى (( نقطة توصيل الكهرباء )).

[
9)ولأن هذا نقطة التوصيل تعد خطرة وذلك لأنها ممكن أن تنقل الكهرباء إلى أجسامنا عند ملامساتها فوجب لفها بمادة لاصقة سوداء.

10 ) أخيراً بهذه الخطوات العشر يكون قد تم صنع الجرس الكهربائي البسيط.

[
((كيفية عمل الجهاز )) :-
الخطوة الأولى : عندما نقوم بضغط زر الجرس نوصل بذلك الدائرة الكهربائية بالمسمار الملفوف بالسلك فتقوم الكهرباء بشحنه وتحويله إلى مغناطيس مؤقت .
الخطوة الثانية : عندما يصبح مغناطيس مؤقت يقوم بجذب الزنبرك وبالتالي المسمار .
الخطوة الثالثة : عندما ينجذب المسمار يصطدم باللوح الحديدي الخلفي فيحدث ما يسمى (( بالرنة ))
الخطوة الرابعة : عندما ننتهي من الضغط على زر الجرس ونتركه يعود إلى حالته الطبيعية فتنفصل بذلك الدائرة الكهربائية وتنفصل الكهرباء عن المسمار فيعود المسمار (( المغناطيس المؤقت )) إلى مسمار عادي.
الخطوة الخامسة : يختفي جذب المسمار للزنبرك فيندفع المسمار مسرعاً إلى الأمام ليصطدم باللوح الحديدي الأمامي ويحدث رنة أخرى (( وكل تلك العملية تحدث في أجزاء من الثانية ))
وبذلك تم المشروع….
__________________

التَّحليل الكهربائي عملية يمر فيها تيار كهربائي خلال سائل، فيُحْدِث تفاعلاً كيميائيًا. فإذا كان السائل هو الماء فإنه يتحلل إلى عنصريه ـ الهيدروجين والأكسجين. أما إذا كان السائل محلولاً يحتوي على فلز ما، فإن التحليل الكهربائي يؤدي إلى تفكك المحلول بحيث يترسب الفلز.

والتحليل الكهربائي للمحاليل الفلزية وسيلة مفيدة في تغليف بعض المواد بأغلفة فلزية وفي تكرير وتنقية الفلزات.

كيف يعمل التحليل الكهربائي؟ يتجمع غاز الهيدروجين أثناء عملية التحليل الكهربائي للماء بالكاثود، بينما يتجمع غاز الأكسجين عند الأنود. تبين الأسهم اتجاه سريان الإلكترونات.
كيف يعمل التحليل الكهربائي. للقيام بالتحليل الكهربائي يُوضع موصلان كهربائيان، كقضيبين من الجرافيت أو فلز مثلاً، في سائل. يسمى هذان القضيبان قطبين كهربائيين. يُوصل القطبان إلى أطراف بطارية أو مولد تيار مستمر بأسلاك ولابد أن يحتوي السائل على إلكتروليت يمكنه من حمل التيار وإكمال الدائرة الكهربائية. فعلى سبيل المثال، لايمكن تحليل الماء المقطر كهربائيًا إلا إذا أُضيف إليه قليل من ملح الطعام (كلوريد الصوديوم) وهو إلكتروليت معروف. يُكوّن القطبان الكهربائيان والسائل والوعاء الذي يجمعها ما يسمى بخلية التحليل الكهربائي. ويُسمى القطب الكهربائي الموصل إلى قطب البطارية السالب بالكاثود، وهو يحمل الإلكترونات من البطارية إلى خلية التحليل الكهربائي، بينما يُسمى القطب الموصل إلى قطب البطارية الموجب بالأنود، وهو يحمل الإلكترونات من خلية التحليل الكهربائي إلى البطارية.

عندما يسري التيار الكهربائي خلال خلية التحليل الكهربائي، تحدث تغيرات كيميائية عند سطح كل من القطبين الكهربائيين. فعند الكاثود يتحد السائل المتحلل مع الإلكترونات القادمة من البطارية، وتُسمى هذه العملية بالاختزال. أما عند الأنود فإن السائل يفقد إلكترونات يعطيها للمصعد، وتسمى هذه العملية بالأكسدة.

وفي عملية التحليل الكهربائي للماء، يُختزل الماء عند الكاثود إلى هيدروجين باتحاده مع الإلكترونات، بينما يفقد الماء عند الأنود إلكترونات. وبذلك يتأكسد، متحولاً إلى غاز الأكسجين. وغالبًا ما يبلغ حجم الهيدروجين الناتج ضعف حجم الأكسجين، نظرًا لأن الماء يحتوي على ذرّتَي هيدروجين لكل ذرة أكسجين. المعادلة الكيميائية الدالة على العمليات التي تحدث عند التحليل الكهربائي للماء هي:

2H2O¶2H2 + O2

في التحليل الكهربائي للمحاليل المحتوية على أيونات (ذرات مشحونة) يؤدي اختزال الفلز عند الكاثود إلى ترسيب بعض الفلزات مثل النحاس والفضة مما يسبب طلاء الكاثود به.

استخدامات التحليل الكهربائي. يؤدي التحليل الكهربائي دورًا هامًا في الصناعة. فينتج فلز الصوديوم مثلاً بتحليل كلوريد الصوديوم المنصهر، وينتج أيضًا في هذه العملية غاز الكلور عند الأنود. ولكل من فلز الصوديوم وغاز الكلور استخدامات صناعية وكيميائية مهمة. وينتج التحليل الكهربائي لكلوريد الصوديوم الذائب في الماء مادة كيميائية هامة أخرى هي هيدروكسيد الصوديوم (الصودا الكاوية).

ينتج المغنسيوم والألومنيوم وبعض الفلزات الأخرى تجاريًا بالتحليل الكهربائي، فيتم الحصول على فلز الألومنيوم بوساطة التحليل الكهربائي للألومينا الذائبة في معدن الكريوليت المنصهر. وينقى النحاس وغيره من الفلزات بالتحليل الكهربائي. فإذا كان الأنود قضيبًا من نحاس غير نقي، وكان الكاثود قضيبًا من نحاس نقي، فإن القضيب غير النقي يذوب أثناء التحليل الكهربائي في أيونات النحاس Cu+2 ويترسب النحاس النقي من هذا القضيب على سطح الكاثود، بينما تترسب كل الشوائب الموجودة في المصعد إلى قاع خلية التحليل الكهربائي ويمكن إزالتها بعد ذلك.

تشمل المواد الكيميائية المنتجة تجاريًا باستخدام التحليل الكهربائي: ثاني أكسيد المنجنيز، وبيروكسيد الهيدروجين، والكلورات، والبيركلورات. ويستخدم كل من بيروكسيد الهيدروجين والبيركلورات في وقود الصواريخ. كما يُستخدم التحليل الكهربائي أيضًا في أنودة سطوح الفلزات لزخرفتها أو لجعلها أكثر مقاومة للتآكل.

قوانين التحليل الكهربائي. كان الكيميائي الإنجليزي مايكل فارادي واحدًا من أوائل العلماء الذين بحثوا في التحليل الكهربائي، وقد استطاع بعد كثير من التجارب والحسابات الدقيقة أن يحدد القوانين الثلاثة الآتية التي تحكم عملية التحليل الكهربائي:

1- لا تعتمد قدرة تيار كهربائي على إحداث تحليل كهربائي على المسافة بين القطبين الكهربائيين. 2- تتناسب كمية المادة المتحللة كهربائيًا مع كمية الكهرباء المستخدمة. 3- تتناسب كمية المادة المتحللة كهربائيًا أيضًا مع المكافئ الكيميائي للمادة. المكافئ الكيميائي لفلز يساوي الوزن الذري (بالجرامات) مقسومًا على التكافؤ.

وجد فارادي أن تحليل المكافئ الواحد لأي فلز يتطلب 96,500 كولوم من الكهرباء. وعلى سبيل المثال فإن الوزن الذري للنحاس هو 63,54 وتكافؤ النحاس2، وعلى هذا يصبح المكافئ الكيميائي للنحاس هو 31,77جم. هذه الكمية من النحاس سوف تترسب على الأنود عندما تمر كمية من الكهرباء مقدارها 96,500 كولوم في المحلول. ويقاس عدد الكولومات الذي ينساب في كل ثانية بوحدات تُسمى الأمبير.

ويمكن اعتبار الفولطية (فرق الجهد) مشابهًا للضغط الكهربائي الذي يدفع كمية الكهرباء خلال الدائرة. وللفولطية في عملية التحليل الكهربائي نفس أهمية التيار. ولابد من وجود حد أدنى من الفولطية لإجراء عملية التحليل الكهربائي لمادة معينة. فتحليل الماء إلى هيدروجين وأكسجين عند درجة حرارة 25°م مثلاً يتطلب 1,23 فولط.