أوراق عمل درس الأكسدة والاختزال كيمياء الصف 11 متقدم

أوراق عمل درس الأكسدة والاختزال كيمياء الصف 11 متقدم

الدرس 1 : الأكسدة والاختزال في الكيميائ الكهربائية 

الكيمياء الكهربائية : هي دراسة عمليات الأكسدة والاختزال التي تتحول من خلالها الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية وبالعكس 

أنصاف التفاعل : يتألف هذا التفاعل مننصفي تفاعل الأكسدة والاختزال الاتيين :

نصف تفاعل الأكسدة فقد الكترونات 

نصف تفاعل الاختزال اكتساب الكترونات 

طريقة عمل أجزاء الخلية الفولتية :

1- عند وضع السلك المعدني والقنطرة الملحية في مكانيهما يبدأ تفاعل الأكسدة والاختزال التلقائي 

2- تنتقل الالكترونات عبر السلك من نصف تفاعل الأكسدة إلى نصف تفاعل الاختزال 

3- في حين تنتقل الأيونات السالبة والموجبة خلال القنطرة الملحية 

4- فيتكون بالتيار الكهربائي تستعمل طاقة تدفق الالكترونات لإضاءة المصباح 

الخلايا الكهروكيميائية :

تعريفها : هي جهاز يستعمل تفاعل التأكسدوالاختزال لأنتاج الطاقة الكهربائية أو العكس 

انواعها :

1- الخلية الخلايا الفولتية : هي التي تحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة الكهربائية بوساطة تفاعل الأكسدة والاختزال التلقائي 

2- خلية التحليل الكهربائي : التي تحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية ويحدث فيها تحليل كهربائي بشكل غير تلقائي 

كيمياء الخلايا الفولتية :

مكوناتها : تتكون الخلايا الكهروكيميائية من :

1- جزأين يطلق على كل منهم تصف خلية 

2- تحتوي كل نصف خلية : على قطب ومحلول يشتمل على الأيونات أحداهما تحدث فيه عملية نصف تفاعل أكسدة كما في كأس في قكب الخارصين 

وأحدهما تحدث فيه عملية نصف تفاعل الاختزال كما في كأس قطب النحاس 

3- الأنود ( المصعد) القطب الذي يحدث عنده تفاعل الأكسدة و شحنته سالبة 

4- كاثود ( المهبط ) القطب الذي يحدث عنده تفاعل الأكسدة و شحنته موجب 

حساب فرق الجهد في الخلايا الكهروكيميائية 

1- جهد الاختزال هو مدى قابلية المادة لكسب الالكترونات 2- لا يمكن تحديد جهد اختزال القطب بصورة مباشرة ذلك لأن نصف تفاعل الاختزال لابد أن يقترن بنصف تفاعل الأكسدة 

3- وعد اقتران نصفي التفاعل فإن الجهد الناتج يساوي فرق الجهد لنصفي التفاعل 

قطب الهيدروجين القياسي 

يتكون قطب الهيدروجين القياسي 

1- من شريحة البلاتين مغموسة في محلول حمض HCL إلى يحتوي على أيونات H+ بتركيز 1M 

2- يتم ضخ غاز الهيدروجين H2 في المحلول عند ضغط 1atm  ودرجة حرارة 25 

3- جهد الاختزال القياسي له مساوياً 0.000V 

4- يعمل ها القطب بوصفه نصف تفاعل اكسدة أو نصف تفاعل اختزال اعتماداً على نصف الخلية الموصلة به 

جهود نصف الخلية :

تم قياس جهد اختزال لكل الأقطاب مقابل قطب الهيدروجين القياسي 

تحديد نصف تفاعل الاختزال ونصف تفاعل الأكسدة :

1- نصف التفاعل الذي له أقل جهد اختزال هو تفاعل الأكسدة ونصف التفاعل الذي له أكبر جهد اختزال هو تفاعل الاختزال 

2- نصف التفاعل الي له جهد اختزال أقل ويصبح تفاعل اكسدة 

3- نص التفاعل الي له جهد اختزال اكبر يحدث في صورة تفاعل اختزال 

من أين تتدفق الالكترونات 

تتدفق الالكترونات في الخلية الجلفانية من نصف الخلية ذات جهد الاختزال القياسي الأقل إلى نصف الخلية ذات جهد الاختزال القياسي الأعلى لتعطي جهداً اشارته موجباً 

إذا كان الجهد المحسوب 

1- موجباً فالتفاعل تلقائي أي يمكن حدوثه 

2- سالباً فالتفاعل غير تلقائي أي لا يمكن حدوثه كما هو مكتوب 

التفاعل الغير تلقائي : يمكن أن يحدث ويكون له جهد خليه سالب عندما تقوم بعكس التفاعل الأصلي 

التحليل الكهربائي 

عكس تفاعلات الأكسدة والاختزال 

عندما تولد بطارية تياراً كهربائياً تتدفق اللكترونات الناتجة عند الاتود من خلال الدائرة الخارجية إلى الكاثود حيث تستعمل في تفاعل الاختزال 

البطارية الثانوية : نوع من البطاريات يمكن أعادة شحنها عن طريق تمرير تيار كهربائي من خلالها في الاتجاه المعاكس 

طريقة توليد التيار الكهربائي في الخلية الجلفانية :

تزود الفولتية المصباح الكهربائي عن طريق تفاعل الأكسدة و الاختزال التلقائي 

تجديد الخلية الفولتية :

تجدد الخلية بتزويدها بتيار في الاتجاه المعاكس من مصدر طاقة خارجي 

التفاعل في الاتجاه العكسي غير تلقائي 

التحليل الكهربائي : هو استعمال طاقة الكهربائية لاحداث تفاعل كيميائي 

الخلية الالكتروليتية : هي الخلية الكهروكيميائية التي يحدث فيها التحليل الكهربائي 

الفرق بين الخلايا الفولتية وخلايا التحليل الكهربائي 

…………………………………………………………..

تطبيقات التحليل الكهربائي

من أمثلة تطبيقات التحليل الكهربائي

1- التحليل الكهربائي للماء 

2- التحليل الكهربائي كلوريد الصوديوم

3-التحليل الكهربائي ماء المالح 

4-أنتاج الالمنيوم 

5- تنقية الخامات 

6- الطلاء بالكهرباء 

التحليل الكهربائي للمائ النقي :

نواتج التحليل الكهربائي : يحلل الماء كهربائيا إلى عناصره وهي غاز الاكسجين وغاز الهيدروجين 

يستعمل الكلور 

1- في تنقية المياه أغراض الشرب والسباحة 

2- في صنع منتجات التنظيف التي نستعملها وخصوصا المنزلية 

3- الكثير من المنتجات 

2- استعمالات الصوديوم يستعمل الصوديوم في حالته النقية 

1- مبرداً في المفاعلات النووية 

2- مصابيح الصوديوم الغازية المستعملة في الإضاءة الخارجية 

3- اما مركباته الايونية فما تجد تنوع املاح الصوديوم في المنتجات التي نستخدمها وتأكلها 

التفاعلات عند الأنود :

يوجد احتمال لحدوث تفاعلين هما تأكسد أيونات الكلوريد أو الأكسجين في جزيئات الماء لكن تأكسد ايونات الكلوريد أسهل 

أنتاج الالومنيوم 

عملية هول – هيروليت 

تمت عملية تطوير الانتاج الالومنيوم بالتحليل الكهربائي 

طريقة أنتاج الالومنيوم 

يذوب اكسيد الالومنيوم عند 1000 درجة مئوية في مصهور الكريوليت الصناعي 

تغطى الخلية من الداخل بطبقة من الجرافيت لتعمل عمل كاثود للتفاعل 

وهناك مجموعة اخرى من أصابيع الغرافيت تغمس في المصهور وتعمل عمل أنود 

تختزل أيونات الالومنيوم عند الكاثود إلى الالومنيوم المصهور 

يستقر الالومينوم المصهور في قاع الخلية ويسحب إلى خارج خلية التحليل 

وتتأكسد أيونات الاكسيد إلى غاز الاكسجين عند الانود 

 تنقية الخامات 

تنقية فلز النحاس 

علل يلزم تنقية النحاس المستخلص من عملية التحليل الكهربائي 

لأنه يحتوي على الكثير من الشوائب عند استخلاصه 

تنقيه النحاس من الشوائب 

الانود :

تفاعلاتها : تتاكسد ذرات النحاس غير النقي إلى أيونات النحاس 

الكاثود :

تفاعلاته : تختزل أيونات النحاس إلى ذرات نحاس وتصبح جزءاً من الكاثود 

الشوائب تهبط في قاع الخلية