ما هي الكيمياء الكهربائية؟ الخلية الجلفانية والتحليل الكهربائي

الخلاصة السريعة

الكيمياء الكهربائية تدرس ارتباط تفاعلات الأكسدة والاختزال بالعمل الكهربائي؛ الخلية الجلفانية تنتجه، والإلكتروليتية تستعمل مصدرًا خارجيًا لدفع تفاعل غير تلقائي. ^[1][2]

• الجلفانية مصدر عمل كهربائي؛ الإلكتروليتية تحتاج عملًا خارجيًا. ^[2]
• الأكسدة عند الأنود والاختزال عند الكاثود في النوعين. ^[1]
• الأنود الجلفاني سالب؛ الأنود الإلكتروليتي موجب. ^[3]
• Cu و 2Ag⁺ يتبادلان إلكترونين في المثال؛ عد الذرات والشحنة محفوظ.
• الإلكترونات في الموصل الخارجي والأيونات في الوسط؛ الجسر الملحي مسار أيوني. ^[3]

من التفاعل إلى الكهرباء أو بالعكس

في الخلية الجلفانية يدفع تفاعل تلقائي انتقال الإلكترونات في الدائرة الخارجية؛ أما في الإلكتروليتية فيبذل المصدر الخارجي عملًا يدفع الاتجاه غير التلقائي. التصنيف يصف اتجاه انتقال الطاقة في الحالة المدروسة. ^[2]

ليست كلمة كيمياء اسم مادة ننتجها، وليست السلسلة الكهروكيميائية نوعًا ثالثًا من الخلايا. نميز سؤال المجال من سؤال الجهاز والتفاعل الذي يحدث فيه.

اسم القطب يصف التفاعل لا الإشارة

الأنود موضع الأكسدة، والكاثود موضع الاختزال. تبقى الوظيفتان في النوعين؛ تتبدل الإشارة: الأنود الجلفاني سالب والكاثود موجب، وفي الإلكتروليتية الأنود موجب والكاثود سالب. ^[3]

في مقارنة حسابية للتفاعل فقط: Cu → Cu²⁺ + 2e⁻ أكسدة، و 2Ag⁺ + 2e⁻ → 2Ag اختزال. تجمع المعادلتان إلى Cu + 2Ag⁺ → Cu²⁺ + 2Ag؛ الإلكترونان يتلاشيان من المحصلة، ولا تختفي ذرات الفلز. ^[1]

السلك والوسط يحملان الشحنة بطرق مختلفة

في نموذج الخلية، تمر الإلكترونات في الموصل الخارجي، وتحمل الأيونات الشحنة داخل الوسط الإلكتروليتي. يتيح الجسر الملحي في النموذج الجلفاني حركة أيونات تعوض تغير الشحنة في نصفي الخلية، ولا تمر فيه الإلكترونات كما في السلك. ^[1][3]

وفي الإلكتروليتية يسحب المصدر إلكترونات من الأنود ويدفعها نحو الكاثود عبر الوصلات الخارجية. السهم عبر المصدر يصف دائرة مفاهيمية، ولا يمثل تعليمات لبناء خلية أو اختيار موادها. ^[3]

للقراءة المتصلة بهذا الموضوع: استخدامات الكيمياء الفيزيائية: من سرعة التفاعل إلى البطاريات.