جهة التطور التلقائي لجملة كيميائية

تصميم الدرس

.كسر التفاعل كمعيار للتطور_ 1

.تطبيق على األعمدة -1

.االنتقال التلقائي لإللكترونات_

.تعريفها وتمثيلها التخطيطي_

المحركة الكهربائية لعمودالقوة _

. الكهرباء المنتجة، مدة الصالحيةكمية _

عـمـل تـطـبـيقي

تمارين حول الوحدة

حلول تمارين

تمارين للحل

كسر التفاعل كمعيار للتطور

:ليكن التفاعل a A (aq) + b B (aq) = c C (aq) + d D (aq)

:يعطى كسر التفاعل بالعالقة

ba

dc

B.AD.CQ

أن عبارة كسر التفاعل تستخرج انطالقا مـن معادلـة التفاعـل المعتبـر، 4الوحدة لقد رأينا في ، وال تـدخل األفـراد mol / Lوال نمثل في عبارته إال تراكيز األفراد الكيميائية المذابة مقدرة بــ

).غالبا الماء(الصلبة و المذيبة : مثال

1. aq OS aq I 2 aq OS 2 aqI -2

64--2

322 :فق هوكسر التفاعل الموا

OS . I

OS . I Q 2-2322

-264

2-

r

2. aq OH aq HCO OH aqHHCO 3

-222

.إن الماء في هذه الحالة هو مذيب، فال يدخل في عبارة كسر التفاعل

HHCO

OH . HCO Q2

3-2

r

3.

aq 2I aq Pb sPbI 22

.عبارة عن جسم صلب، فهو ال يدخل في عبارة كسر التفاعل) II) PbI2إن يود الرصاص

I . Pb Q

2-2r

إذن، فعبارة كسر التفاعل تتعلق بكتابة معادلة التفاعل، و منه يجب دائما تحديد معادلة التفاعل المعتبر .قبل كتابة عبارة كسر التفاعل

المحلول من أجل استنتاج pHقياس : تأثير محلول حمض اإليثانويك على محلول إيثانوات الصوديوم

الجهة التلقائية للتطور

:تجربة :الهدف من التجربة

. أساس-الهدف من التجربة هو تعيين معيار التطور التلقائي لتفاعل حمض :المواد المستعملة

، إيثـانوات aqCOOHCH3حمض اإليثانويـك : لـmol/L 0,1محاليل ذات تركيز

ــصوديوم ــك aqNa aqCOOCH3الــ ــض الميثانويــ ، حمــ

aqHCOOH ميثانوات الصوديوم ، aqNa aqHCOO. :التجربة

للمحاليل الحمضية و أساسها المرافق المدونة في الجدول Vنحضر ثالثة أمزجة من أجل حجوم مختلفة .الموالي ثم نحرك جيدا

1المزيج 2المزيج 3المزيج 10 mL 20 mL 10 mL COOHCHV 3

1 mL 5 mL 10 mL HCOOHV 10 mL 1 mL 10 mL COONaCHV 3

10 mL 10 mL 10 mL HCOONaV

. المحاليل المتحصل عليهاpH قس -1 .حمض الداخلة في التحول الذي حدث في المحاليل المحضرة/ ما هي الثنائيات أساس -2تي يكون فيها حمض اإليثانويك و شاردة اإليثانوات كمتفاعالت، و أحـسب أكتب معادلة التفاعل ال -3

: الموجودة في الجدول التاليpKAثابت التوازن مستعمال قيم

pKA الثنائيات 4,8 aqCOOCH / aq COOHCH -

33 3,8 aqHCOO / aqHCOOH - 14 aqHO / OH -

2

الموافق لحالة كيفية أين يتحقق المزيج وحيث Qr,iعل االبتدائي أحسب من أجل كل مزيج كسر التفا -4 .يكون التفاعل لم يبدأ بعد

و التركيـز KA أعط العالقة الموجودة بين ثابت الحموضة -5éq3 OH وتراكيـز الحمـض

éqAH و أساسه المرافق éqAعند التوازن .

أحسب من أجل كل مزيج النسبة و عند الحالة االبتدائية و عند حالة التوازن مـن أجـل الثنائيـة -6aqCOOCH / aq COOHCH -

33. . استنتج من أجل كل حالة، الجهة التي تطورت فيها الجملة تلقائيا-7 . ، عين معيارا يسمح بتوقع جهة تطور تلقائي لجملة كيميائيةK و Qr,i بمقارنة -8 : تحليلال : األمزجة pH قياس -1

. متر كما هو مبين في التركيبpHنستعمل مقياس الـ

:نجد

المزيج 1 2 34,80 3,70 4,20 pH

:الثنائيتان الداخلتان في التفاعل - 2 : بالنسبة لحمض اإليثانويك

aqOH aqCOOCH OH aq COOHCH 3-

323 aqCOOCH / aq COOHCH: الثنائية هي -

33. :ض الميثانويكبالنسبة لحمaqOH aqHCOO OH aq HCOOH 3

-2

aqHCOO / aqHCOOH: الثنائية هي -.

: المعادلة -3aqCOOHCH aqHCOO aqCOOCH aq HCOOH 3

--3

10 K

KK

COCH . HHCO

HCO . HCOCHK

1

2

a

a

éq-23éq2

éq-2éq23

: حساب كسر التفاعل االبتدائي -4

i-23i2

i-2i23

i ,r COCH . HHCOHCO . HCOCH

Q1

:أي

32

41

32

41i , r V . V

V . VV/V . c . V/V . cV/V . c . V/V . cQ

1

Q 1: ت ع i ,r1

Q 40: نفس الطريقة، نجد و ب i ,r2 ، 10 Q i ,r3

: العالقة -5

éq23

éq23A HCOCH

COCHlogpKpH

1

و

éq2

éq2A HHCO

HCOlogpKpH

2

: حساب النسب -6 المزيج الحالة االبتدائية الحالة النهائية

éq2

éq2

HHCO

HCO éq23

éq23

HCOCH

COCH

éq2

éq2

HHCO

HCO

éq23

éq23

HCOCH

COCH

2,5 0,25 1 1 1

0,8 0,1 2 0,05 2

10 1 10 1 3

: جهة التطور-7 :1المزيج

23 COCH و HCOOH ، ينقصان COOHCH HCOO و3 .شريزيدان ، إذن تتطور الجملة في االتجاه المبا

:2المزيج

23 COCH و HCOOH ، يزيدان COOHCH 3 HCOO و

.ينقصان، إذن تتطور الجملة في االتجاه غير المباشر :3المزيج

. ، إذن ال يوجد تطور للجملةرالتراكيز لم تتغي : معيار التطور-8

:1المزيج Qr1,i < Kأي تتطور الجملة في االتجاه المباشر .

:2المزيج

Qr2,i > Kأي تتطور الجملة في االتجاه غير المباشر .

10K1Q i,r

rQ

المباشراالتجاه في التطور

:3المزيج Qr3,i = Kأي ال تتطور الجملة .

: التطور التلقائي -1-2

: الحالة االبتدائية-أ .داخلة في التحول وقبل أن تبدأ في التفاعلهي الحالة التي تأتي مباشرة بعد مزج األفراد الكيميائية ال

. تحدد من طرف المجرب عندما يختار كميات المادة االبتدائية و حجم المحلولQr,iإن قيمة :مثال

: أساس التالي–ليكن التفاعل حمض aq HCOCH aq HCO aq COCH aq HHCO 23

-2

-232

: من حمض اإليثانويك معV1 = 20 mLعند مزج حجم

0,1 mol / L , V2 = 10 mL من ميثانوات الصوديوم 0,1 mol / L , V3 = 1 mLمن إيثانوات الصوديوم 0,1 mol / L , V4 = 5 mLمن حمض الميثانويك . V = V1 + V2 + V3 + V4فإن حجم المحلول الناتج هو

:و كسر التفاعل هو

i-23i2

i-2i23

i , r COCH . HHCOHCO . HCOCH

Q1

43

21

43

21

i,r V . VV . V

VV . C .

VV . C

VV . C .

VV . C

Q

40 5110 20Q i,r

.Qr , i = 40كسر التفاعل في هذه الشروط هو ف : معيار التطور لتحول-1-3

، يستطيع أن يالحظ تحوال كيميائيا تلقائيا مع تشكل نواتج B و Aعندما يمزج مجرب فردين كيميائيين C و Dو حالة توازن نهائي .

:وتكون معادلة التفاعل كالتاليa A (aq) + b B (aq) = c C (aq) + d D (aq)

، هل يستطيع أن يتوقع االتجاه الذي تتطور A , B , C , Dلكن إذا مزج المجرب أربعة أفراد كيميائية B و A أو تـشكل B و A واضـمحالل D و Cأي هل يكون التحول بحيـث يتـشكل ( فيه الجملة ؟ ؟) D و Cو اضمحالل

.نعتبر التفاعل المنمذج في المعادلة السابقة : جدول التقدمنضع

a A + b B = c C + d D المعادلة حالة الجملة التقدم كـمـيـات الـمـادة

N i(D) n i(C) n i(B) n i(A) 0 إ. ح

ni(D) + dx ni(C) + cx ni(B) - bx ni(A) - ax x خالل التحول

.نقول عن تطور أنه تلقائي إذا حدث دون تدخل خارجي :ور الزمن، فإن قيمة كسر التفاعل تؤول نحو ثابت التوازن، و نستطيع مالحظة ثالث حاالتبمر

1- Qi = K : تكون الجملة الكيميائية في توازن، و التفاعل يكون في الجهتين، لكن المـزيج . يبقى ثابتاQ األفراد الكيميائية ال تتغير أي تركيزال يتطور و

2- Qi < Kملة ستتطور بحيث ، هذا يعني أن الجQ يزيد ليؤول نحو K إذن C و D تنتج

من اليسار (، فالجملة تتطور في االتجاه المباشر لمعادلة التفاعل )تختفي( تتفاعل B و Aو ).نحو اليمين

.K قيمة Qو يتوقف التطور عندما يبلغ

3 .Qi > K هذا يعني أن الجملة تتطور بحيث ، Q ينقص ليؤول نحو K إذن A و B تنـتج لمعادلـة ) االتجاه المعـاكس (، فالجملة تتطور في االتجاه غير المباشر )تختفي( تتفاعل D و Cو

).من اليمين نحو اليسار(التفاعل

.K قيمة Qو يتوقف التطور عندما تبلغ

i,rQ i,rQK

i,rQi,rQ

K

التحولجهة

i,rQi,rQ

K

التحولجهة

:نتيجة

:نلخص ما ذكر في الشكل التالي

: اتجاه كتابة معادلة تفاعل كيميائي-1-4

و اللذين يمثالن متفاعلي التحول الذي يتم B و Aنحقق مزيجا ابتدائيا يحتوي على الفردين الكيميائيين .D وCخالله تكون الناتجين

:ينمذج هذا التحول بالتفاعل الذي تكتب معادلته على الشكل التاليa A (aq) + b B (aq) = c C (aq) + d D (aq)

K معدوما، و بالتالي يكون أصغر من ثابت التـوازن Qr ,iكون كسر التفاعل االبتدائي في هذه الحالة ي .D و Cو يتم التطور التلقائي في الجهة التي يتشكل فيها الفردين

األربعة الداخلة في التحول، فإننا نختار اتجاها عنـد دأما إذا كان المزيج االبتدائي يحتوي على األفرا :علكتابة معادلة التفا

a A (aq) + b B (aq) = c C (aq) + d D (aq) أو

c C (aq) + d D (aq) = a A (aq) + b B (aq) لتوقع اتجاه التطور التلقائي للجملة، و بعد ذلك نكتب معادلة التفاعل K ، و نقارنه مع Qr , iثم نحسب

.في االتجاه الصحيح

.يميائية تتطور تلقائيا نحو حالة التوازنكل جملة ك .K يؤول نحو قيمة ثابت التوازن Qمع مرور الزمن، فإن قيمة كسر التفاعل

، فإن الجملة الكيميائية تتطور تلقائيـا Kعندما يكون كسر التفاعل االبتدائي مختلفا عن ثابت التوازن .نحو حالة توازن

.الة توازن و ال يوجد تطور لها ، فإن الجملة في حQr,i= Kإذا كان فـي اتجـاه كتابـة المعادلـة ( ، فإن الجملة تتطور في االتجاه المباشر Qr,i < Kإذا كان

).الكيميائية للتفاعلفي االتجاه المعاكس لكتابة ( ، فإن الجملة تتطور في االتجاه غير المباشر Qr,i > Kإذا كان

).المعادلة الكيميائية للتفاعل

KQ iKQ i KQ i

المباشراالتجاهفيالتطور المباشراالتجاهفيالتطور التوازنغير

تطبيق على األعمدة-2

نتقال التلقائي لإللكتروناتاال

: االنتقال المباشر لإللكترونات- أ :تجربة :الهدف

.تحقيق تفاعل أكسدة إرجاعية حيث يتم انتقال مباشر لإللكترونات :األدوات المستعملة

صفائح من النحاس و الزنك، كؤوس بيشر، وكبريتات الزنك ،)Cu2+(aq) + SO4 2-(aq) (محلوالن من كبريتات النحاس )Zn2+(aq) + SO4

2-(aq).( :التجربة

c1 = 1,0.10-1 من محلول كبريتات النحـاس تركيـزه v1 = 20 mLنضع في كأس بيشر حجما

mol/L و حجم v2 = 20 mL من محلول كبريتات الزنك تركيزه c2 = 1,0.10-1 mol/L و نغمـس .الحرص على عدم تالمس الصفيحتينفي المزيج صفيحة من النحاس و أخرى من الزنك مع

ماذا تالحظ؟/1 .مؤ الداخلتين في التفاعل واكتب معادلة التفاعل الموافق للتحول الكيميائي للجملة/عين الثائيتين مر/ 2 بتطبيق معيار . K = 2.1037إن ثابت التوازن الموافق لهذا التفاعل هو / 3

. مع المالحظات التطور، بين أن اتجاه التطور المتوقع يتوافق :التحليل

نغمس صفيحتي النحاس و الزنك في المحلول/ 1

.بعد مدة، نالحظ ترسب معدن النحاس على صفيحة الزنك

إلـى شـوارد Zn و أكسدة لمعدن الزنك Cu إلى معدن النحاس Cu2+(aq)هناك إرجاع لشوارد / 2

.Zn2+(aq)الزنك :الثنائيتان الداخالن في التفاعل هما

Cu2+(aq) / Cu(s) و Zn2+(aq) / Zn(s)

:معادالت التفاعل

aq Zn sCu s Zn aqCu

e 2 aq Zn sZn

sCu e 2 aqCu

22

-2

-2

: نحسب كسر التفاعل/ 3

1QCuZn

Q

i

i2

i2

i

هذا يعني أن االتجاه التلقائي للتطور هو االتجاه المباشر أي االتجاه يتوافـق مـع Qi < Kنالحظ أن .مالحظات التجربة

:نتيجة

إلـى شـوارد النحـاس ) مرجـع (فاعل يوافق انتقال تلقائي لإللكترونات من صفيحة الزنك إن هذا الت )مؤكسد(

.ال تتواجد اإللكترونات في المحلول المائي، فالتحول يحدث باتصال مباشر بين الزنك و شوارد النحاس

:استنتاج

: االنتقال غير المباشر لإللكترونات - ب :تجربة

-Cu2+(aq) + SO4 2 ( من محلول كبريتات النحاس mL 50 حجما قدره 1نضع في كأس بيشر رقم

(aq) ذي التركيز C = 0,1 mol / Lو صفيحة من النحاس . -Zn2+(aq) + SO4 2 ( من محلول كبريتات الزنـك mL 50 حجما قدره 2نضع في كأس بيشر رقم

(aq) ذي التركيز C = 0,1 mol / Lو صفيحة من الزنك . و الذي يحتوي على محلول لنترات األمونيوم Uنعتبر جسرا ملحيا مكونا من أنبوب على شكل حرف

)NH4+ + NO3

.2 و 1نغمس طرفي هذا الجسر في محلولي كأسي البيشر ). - .مقياس أمبيرنوصل الصفيحتين بمقاومة موصولة على التسلسل مع

ما هي حامالت الشحنة المسئولة عن مرور التيار في مختلف أجزاء الدارة؟-1 بمالحظة جهة توصيل مقياس األمبير متر، عين االتجاه الذي يمـر فيـه التيـار فـي المقيـاس -2

.و المقاومة ماذا يحدث على مستوى الصفيحتين المعدنيتين ؟-3

:التحليل :ةحامالت الشحن -1

: لقد رأينا في السنة الثانية ثانوي أن حامالت الشحنة المسئولة عن مرور التيار الكهربائي هي اإللكترونات في المعادن؛ .الشوارد في المحاليل المائية الشاردية

2-

إن هذا االنتقال لإللكترونات هو انتقال مباشر ألن االلكترونات تنتقل من المرجع نحو المؤكسد بـدون .وساطة ناقل معدني آخر

الكهربائي يمر في مقياس األمبير و المقاومة انطالقا من صفيحة النحاس و ذهابا إلى صفيحة إن التيار الصفائح المعدنية، أسالك التوصيل، مقيـاس األمبيـر : زنك كما هو مبين على الشكل التالي حيث أن ال

.و المقاومة تمر فيها اإللكترونات التي تنتقل في االتجاه المعاكس للتيار

:المحاليل المائية لكبريتات النحاس وكبريتات الزنك و نترات األمونيوم هي مقر النتقال الشوارد

NH4 و +Cu2+ ، Zn2الكاتيونات تنتقل في اتجاه التيار؛+

SO4األيونات NO3 و +2

. تنتقل في االتجاه المعاكس-

إن اإللكترونات السابقة تأتي من تفاعل األكسدة الذي يحدث عند صفيحة الزنك المعـدني و ذلـك -3 : حسب المعادلة

e 2 aq Zn s Zn -2)... 1( ير متواجدة في المحاليل المائية، و ال تستطيع أن تترسب عند الصفيحة، لذلك فهـي إن اإللكترونات غ

:تستهلك بتفاعل إرجاع لشوارد النحاس إلى نحاس معدني حسب المعادلةsCu e 2 aq Cu -2)... 2(

وذلك نالحظ أنه حدث تبادل في اإللكترونات بين الزنك المعدني وشوارد النحاس بطريقة غير مباشرة .بواسطة دارة خارجية

. إن معادلة التفاعل اإلجمالية هي معادلة أكسدة إرجاعية ):2 + 1نجمع المعادلتين (

aq Zn sCu s Zn aq Cu 22

الشحنة حامالت مختلف انتقال وطبيعة

تعريف العمود وتمثيله بمخطط

.قائي إلى طاقة كهربائيةالطاقة الكيميائية المنتجة من تفاعل أكسدة إرجاعية تل العمود هو مولد يحول . عمود دانيال: تجربة-أ

نغمس صفيحة من النحاس في كأس بيشر يحتوي على حجم v1 = 20 mL من محلول كبريتات النحاس، تركيزه c1 =

1,0.10-1 mol.L-1. نغمس صفيحة من الزنك في كأس بيشر آخر يحتوي على

c2 من محلول كبريتات الزنك، تركيزه v2 = 20 mLحجم

= 1,0.10-1 mol.L-1. :لقد حققنا نصفي عمود

و Cu2+(aq) / Cu(s)نصف عمود .Zn2+(aq) / Zn(s)نصف عمود

).مسرى(و في كل نصف عمود، فإن الصفيحة المعدنية تمثل قطبا للعمود Uالجسر الملحي هو عبارة عن أنبوب على شكل حرف (نوصل نصفي األعمدة المحققة بجسر ملحي

-NO و+Kم من مثال نترات البوتاسيوم أين الشوارد مملوء بهال ). تستطيع الهجرة لتحقق نقل الشحنات3

نستطيع استعمال ورق ترشيح مبلل بمحلول نترات البوتاسيوم أو نترات األمونيـوم كجـسر :مالحظة .ملحي

.Ω 10نصل العمود بمقياس أمبير و ناقل أومي مقاومته .مبير اتجاه التيار و جهة انتقال اإللكترونات في الدارة الخارجية للعموداستنتج من معطيات مقياس أ/ 1 .ضعا رسما تخطيطيا لعمود دانيال/ 2 هل يمر التيار عند عدم وجود الجسر الملحي ؟/ 3

(1836) دانيال عمود

1836 دانيال عمود

أكتب معادالت التفاعل الحادثة عند المسريين مع تحديد تفاعل األكسدة و تفاعل إإلرجاع، واكتـب / 4 .معادلة التفاعل الموافق للتحول الحادث في العمود

:التحليل Aنالحظ أن القيمة التي يشبر إليها المقياس موجبة، كما أن صفيحة النحاس موصـولة بالقطـب / 1

للمقياس، هذا يعني أن جهة التيار هي من صـفيحة COMالزنك موصولة بالقطب للمقياس و صفيحة اتجاه اإللكترونات عكس (النحاس إلى صفيحة الزنك و بالتالي اإللكترونات تنتقل من الزنك إلى النحاس

)اتجاه التيار :الرسم / 2

.جد حامالت للشحنات عند حذف الجسر الملحي، فإن التيار ال يمر و ذلك ألنه ال تو/3 :المعادالت / 4

إن انتقال اإللكترونات يكون من صفيحة الزنك إلى صفيحة النحاس، هذا يعني أن معدن الزنك قد تخلى فيحدث تفاعل أكسدة،تعن إلكترونا

ARe

Zn

aqZn 2

e2 2Zn

Cu

aqCu 2

e2 2Cu

I

في حين تكتسب شوارد النحاس هذه اإللكترونات لتتحول إلى راسب من النحـاس ، فيحـدث تفاعـل .إرجاع

aq Zn sCu s Zn aqCu

sCu e 2 aqCu

e 2 aq Zn sZn

22

-2

-2

يوجد إذن انتقال تلقائي غير مباشر لإللكترونات من صفيحة الزنك إلى صفيحة النحاس، وهذا يعني أن

. ال يتصالن، إنما يتم تبادل اإللكترونات عبر الدارة الخارجيةZn و المرجع +Cu2المؤكسد :، حيثكما نستطيع أن نجد اتجاه تطور الجملة بمعيار التطور التلقائي

37i

2i

2

i

10.9,1KQ

1CuZnQ

.أي أن اتجاه التطور يكون في االتجاه المباشرففي المحاليل تكون حامالت الشحنة داخل العمود هي الشوارد الموجبة و السالبة، بينما في النواقل فهي

.تاإللكترونا

القوة المحركة الكهربائية لعمود دانيال

.ائية لعمود بتوصيل مقياس الفولطمتر بقطبي هذا العمودتقاس القوة المحركة الكهرب .Voltو وحدتها هي ) fem) Force électromotriceرمزها

fem = E = 1,08 V: نوصل عمود دانيال مباشرة بمقياس الفولطمتر، فنجد

.r = 0,83 Ωو مقاومته الداخلية هي : الدراسة التجريبية لعمود- بود بدارة تحوي على التسلسل مقاومة و مقياس أمبير، فإن هذا األخير يشير عند توصيل قطبي عم

.إلى مرور تيار كهربائي ، نقول إن العمود يعمل .و هكذا نتعرف على جهة التيار و نستطيع تعيين قطبية العمود أي قطبية المسريين

. لمولدلنذكر أن التيار يخرج من القطب الموجب لمولد و يدخل من القطب السالب

: حركة حامالت الشحنات- جـ .إن حامالت الشحنات تتحرك و بالتالي يمر التيار

: فإن حامالت الشحنات تكون على نوعين‘ عندما يعمل العمود في الدارة الخارجية للعمود، هي عبارة عن اإللكترونات التي تنتقل في األسالك والنواقل من

.الموجبالقطب السالب إلى القطب وحركتها هـي التـي . في الجسر الملحي وفي المحاليل، هي عبارة عن الشوارد التي تنتقل

.تجعل المحاليل معتدلة كهربائيافإن الجسر الملحي يـأتي باأليونـات، وفـي ) القطب السالب (في نصف العمود أين تتشكل الكاتيونات

. الجسر الملحي يأتي بالكاتيوناتفإن) القطب الموجب(نصف العمود أين تختفي الكاتيونات ).شرط أساسي لمرور التيار(و هكذا نستنتج أن العمود هو دارة مغلقة

انتقال حامالت الشحنات في عمود دانيال حيث الجسر الملحي هو عباة عن وعاء مسامي: مثال

CuZn

e

e e

24SO

2Zn 2Cu

I

:نتيجةة ناقلة ، عـادة معـادن أو ماد(يتكون العمود من نصفي أعمدة يحتوي كل واحد منهما على قطب

.و محلول مائي، و من جسر ملحي أو وعاء مسامي يصل بين نصفي العمودين) كربون .مؤكسد/كل نصف عمود يتكون من أفراد لثنائية مرجع .M و المعدن +Mnو غالبا ما تتكون الثنائية من الشاردة المعدنية

1يحدث تفاعل أكسدة للمرجع : عند القطب السالب

a Red1 = b Ox1 + n1 e-

.2يحدث تفاعل إرجاع للمؤكسد : عند القطب الموجب

: c Ox2 + n2 e- = d Red2

: داخل العمود هوثو التفاعل الحاد

( a Red1 = b Ox1 + n1e- ) x n2

( c Ox2 + n2e- = d Red2 ) x n1

a.n2 Red1 + c.n1 Ox2 = b.n2 Ox1 + d.n1 Red2

.كما أننا نستعمل معيار التطور التلقائي لتعيين قطبي العمود ، و تتميز الجملة الكيميائية بكسرKإن تفاعل العمود يتميز بثابت التوازن

عندما يعمل العمود، فإن كميات المادة لألفراد الكيميائية تتغير، و بالتالي يتغيـر كـسر . Q التفاعل .لتفاعل و تصبح الجملة خارج التوازنا

اتجاه الشوارد +القطب -القطب في المحلول

تاتجاه اإللكترونا في الدارة

التطور التلقائي

Qi < K 2 إلى 1من 1 إلى 2من 2 أو مر2 1 أو مر 1

Qi > K 1 إلى 2من 2 إلى 1من 2 أو مر 1 2 أو مر 2

: التمثيل التخطيطي للعمود -د

على اليمـين بو القطب الموج ) في دائرة -اإلشارة (يمثل العمود بوضع القطب السالب على اليسار .مع تعيين األفراد الكيميائية المتواجدة داخل العمود) في دائرة= اإلشارة (

.بخطين مائلين) أو الوعاء المسامي(يمثل الجسر الملحي

M / Mn+ // Mp+ / M

sred/aqOx // aqOx/sred أي 2211

: الخصائص الكهربائية لعمود-3

: قطبا العمود-3-1 .إن العمود هو مولد للتيار المستمر

، نعين قطبي ) داخل المولد –إلى القطب + يمر من القطب (بمالحظة اتجاه التيار في الدارة الخارجية .العمود

تعيين قطبيه بواسطة مقياس الفولطمتر و ذلك بتوصيله مباشرة بالعمود، فإذا كانت إشـارة كما نستطيع للجهـاز، و إذا كانـت Vالفولطمتر موجبة، فإن القطب الموجب للعمود هو القطب الموصول بالقطب

. للجهازVاإلشارة سالبة، فإن القطب السالب للعمود هو القطب الموصول بالقطب نيالعمود دا: مثال

: القوة المحركة الكهربائية-

تساوي القوة المحركة ) I = 0(إن القيمة المطلقة للتوتر المقاسة بين طرفي عمود غير موصول ).V( ، وحدتها الفولط E أو femالكهربائية للعمود، رمزها

تتعلق بطبيعة و تركيـز المحلـول للثنائيـات femو قيمة .لمؤ الداخلة في التفاع/مر

).Ω( وحدتها األوم rكما يتميز العمود بمقاومة داخلية و نستطيع أن نعين خصائص العمود بيانيا و ذلك برسم

و العالقة UPN = E – r I توتر لعمود أي –المميزة شدة .مولد طرفي تمثل قانون أوم بين

. بيانيا نقطة تقاطع البيان مع محور التراتيبEتمثل وجيه البيان بيانيا معامل تrتمثل

IUr PN.

A

sZn sCu

aqCu 2aqZn 2

ACOMR

e

كمية الكهرباء المنتجة

usée: العمود المستهلك-4-1

Qf إلى قيمته النهائية Qi يتغير من قيمته االبتدائية Qخالل التطور التلقائي للعمود، فإن كسر التفاعل

= Qeq = K. ).مستهلك( إن العمود قد استهلك و نقولI = 0 فإن الجملة ال تتطور أي Qf = Qeq = Kعندما

: تعريف-4-2

: ثابتة هيIويعطي تيارا شدته t المنتجة من طرف عمود يعمل خالل مدة زمنيةQإن كمية الكهرباءQ = I. t

).C(الشحنة التي انتقلت في الدارة و تقدر بالكولوم = Q: حيث I = باألمبير شدة التيار الذي يعطيه العمود يقدر )A.( t = الزمن يقدر بالثانية)s.(

تقدر بوحدة أخرى هـي األمبيـر Q، فإن كمية الكهرباء )A( بـ Iو ) h( مقدرا بالساعة tإذا كان ).A.h(ساعي

: لدراسة التفاعالت الكهروكيميائية، نعرف الفاراداي مـن mole 1كروسكوبي و يمثل شـحنة الفاراداي هو كمية الكهرباء المستعملة على المستوى الما

.الشحنات العنصرية .الفاراداي هو القيمة المطلقة للشحنة الكهربائية التي يحملها مول من اإللكترونات: وبتعريف آخر

C96500e.NF A NA = 6,02.1023= عدد أفوغادرو mol-1،

e = 19-1,6.10 = نشحنة إلكترو C. عدد من الموالت لفق انتقاإن كمية الكهرباء توا

FQen

e.N.nQ A : سعة العمود-4-3

الـذي xmax التي ينتجها عمود والموافقة للتقدم النهائي Qmaxسعة العمود هي كمية الكهرباء األعظمية .Qf = Qeq = Kمن أجله . االعتبار الكمية االبتدائية للمتفاعل المحد يجب معرفة المتفاعل المحد، أي نأخذ بعينQmaxفلحساب

.الدارة خالل تفاعل واحدعدد اإللكترونات التي تجتاز = zليكن

: فإنxو من أجل تقدم F . x . z = Qr) حيثFيا الفاراد.(

: هيفإن كمية الكهرباء النهائية ، xfو عند التقدم النهائي Qf = z . xf . F.

:كمية الكهرباء حصيلة المادة و -4-4 :ليكن التفاعل أكسدة إرجاعية الحادث داخل عمود: مثال

2 Ag+(aq) + Cu (s) = 2Ag (s) + Cu 2+(aq) ؟ mn 1,5 خالل I = 86 mAما هي كمية النحاس المتآكلة من طرف عمود يعطي تيارا

.لإلجابة على السؤال، نستعمل جدول التقدم

-Cu ( s ) = C u2+(aq) + 2 e المعادلة

آميات المادة (mol) التقدم حالة الجملة

x = 0 ni(Cu) ni (Cu2+) 0 الحالة االبتدائية

x ni(Cu) -x ni (Cu2+) + x 2x الحالة النهائية

إن كمية النحاس تناقصت بـ ، حيث 2enx

و F

t.IFQen

: نجد

g10.496500.2

60.5,1.10.86x

F2t.Ix

53

g10.4Cum 5

: مدة اشتغال العمود-4-5 :فإن xfمدة االشتغال الفردية والموافقة للتقدم النهائي tلتكن

ItQ f

: شدة التيار و منه فإنIحيث I

Qt f :أي

IF.x.Zt

: الحصيلة الطاقوية-4-6 تتغير هذه .فخالل اشتغاله تحدث تحوالت كيميائية عند المسريين Eiها طاقة داخلية إن الجملة عمود ل

.الطاقة الداخلية لتتحول إلى طاقة كهربائية

:و تكون الحصيلة الطاقوية كالتالي

طاقة كيميائية

طاقة كهربائية

طاقة حرارية )فعل جول(

مولد

تحول الطاقة في العمود

We1iE

2iE

21 ii E We - E

:األعمدة األكثر استعماال

، أسطوانية، على شكل أزرار وهي مكونة من نصفي مسطحة: توجد األعمدة على أشكال مختلفة منها .عمود حيث يتم التفاعل عند المسريين

إن توتر االستعمال للعمود التجاري يتعلق بالتفاعالت عند المسريين، كما أن كمية الكهرباء األعظمية له األعظمي لالسـتعمال تتعلق بالكميات االبتدائية للمتفاعالت المتواجدة في العمود، أما فيما يخص التيار

.فهو يتعلق بمكونات الجسر الملحي

)piles boutons: (األعمدة على شكل أزرار تتميز بحجم صغير و عمر طويل ، وقطبها الموجب مكون من الزنـك و

.Ag 2Oقطبها السالب مكون من :األعمدة المسطحة

موصولة علـى V 1,5 مكونة من ثالثة أعمدة ذات V 4,5توجد أعمدة .التسلسل، حيث القطب الموجب موصول بخيط مع القطب السالب للعمود الثاني

.V 1,5 المكون من ستة أعمدة ذات 9Vونفس الشيء بالنسبة للعمود

محليةمفتوح مسطح عمود أعمدة

)لوكالنشي: (األعمدة الملحية :معادالت التفاعل الحادثة عند القطبين

OHMnO 2 n ZH 2 MnO 2 Zn

2OHMnO e H MnO

e2 Zn Zn

22

-2

2

.ونيومالجسر الملحي مكون من كلور األم .وسميت أعمدة ملحية نسبة إلى جسرها المكون من ملح كلور األمونيوم

على شكل محلـول مـائي .-Zn2++2Clقطبها السالب هو صفيحة من الزنك موصولة بكلور الزنك موضوع على مادة هالمية وقطبه الموجب عبارة عن قضيب من الفحم أو الغرافيت الموجـود داخـل

.MnO2اني أكسيد المنغنيز وعاء مسامي يحتوي على ث .الكهربائي على مادة هالمية في التجارة، يستعمل العمود على شكل عمود جاف حيث يثبت المتحلل

.V 1,5القوة المحركة الكهربائية لعمود لوكالنشي هي

عـمـل تـطـبـيقي

:الهدف تحقيق معيار التطور التلقائي لتفاعل أكسدة إرجاعية

:ةاألدوات المستعمل :محاليل

o ثنائي اليودI2(aq) 3-10 ذو التركيز المولي mol / L، o يود البوتاسيوم)K+(aq) + I-(aq) (0,5ذو التركيز المولي mol / L، o شوارد الحديد الثنائيFe2+(aq) 0,1 ذو التركيز mol / L، o شوارد الحديد الثالثيFe3+(aq) 0,1 ذو التركيز mol / L.

كؤوس بيشر

:التجربة .Fe3+(aq) ،Fe2+(aq) ، I2 (aq) ، I- (aq): كال من المحاليل التالية mL 10نمزج في بيشر .I2(aq) / I-(aq) و Fe3+(aq) / Fe2+(aq): مؤ الداخلتان في التفاعل هما/ إن الثنائيتان مر

.نبحث عن اتجاه متوقع للتطور التلقائي للجملة المؤلفة من األفراد األربعةإن . متفـاعالت Fe3+(aq)ة تفاعل األكسدة اإلرجاعية الذي تكون فيه شـوارد أكتب معادل -1

.K = 6 . 104ثابت التوازن الموافق هو

و توقع اتجاه التطور للجملـة بعـد عمليـة Qr , iأحسب كسر التفاعل في حالته االبتدائية -2 .المزج

من محلول mL 10 مع +Fe2 من محلول يحتوي على شوارد mL 10 نمزج في بيشر -3 .+Fe3يحتوي على شوارد

من محلول يحتوي على mL 10 مع I2 من محلول ثنائي اليود mL 10نمزج في بيشر آخر .-Iشوارد

.امزج محتوى كأسي البيشر و الحظ ماذا يحدث . اشرح لماذا توقعك التجاه تطور الجملة محقق-4

:التحليل : معادلة تفاعل األكسدة اإلرجاعية-1 : شوارد الحديد الثالثي تتفاعل مع شوارد اليود حيثإن

: حسب المعادلة النصفية لإلرجاعFe2+(aq) إلى شوارد Fe3+(aq)ترجع شوارد (aq)Fe e (aq)Fe 2 2-3

: حسب المعادلة النصفية لألكسدةI2(aq) إلى ثنائي اليود I-(aq)في حين تتاكسد شوارد

2 I-(aq) = I2(aq) + 2 e-

):بجمع المعادلتين السابقتين(و تكون معادلة األكسدة اإلرجاعية الحادثة هي

2 Fe(aq) + 2 I-(aq) = 2 Fe2+ (aq) + I2(aq)

: حساب كسر التفاعل اإلبتدائي-2

VV . I .

VV . Fe

V

V . I.

VV . Fe

Q

2t

22i

-

2t

22i

3

t

i22t

22i

2

i,r

VFeQ

ii

iiir

t2-23

222

,V .

I .

I . Fe

:ت ع 2-

22

23

i,r 10 . 1,6 1040

0,1 5,00,1 10Q

Qr , i = 1,6 . 10-2

و بالتالي فإن كسر التفاعل سيزداد ليبلغ قيمـة Qr , i < Kنالحظ أن .Kثابت التوازن

.و يكون التطور في االتجاه المباشر3-

. تقريبا شفافFe2+(aq) حيث أن محلول Fe2+(aq) و شوارد Fe3+(aq)مزج محلول شوارد

(aq) و محلول شوارد I2 (aq)مزج محلول ثنائي اليود I-أن محلول حيث I-(aq)تقريبا شفاف .

عند مزج محتوى كأسي البيشر، نتحصل على المزيج في الحالة

:النهائية

: الشرح -4نالحظ أن لون المزيج النهائي هو بني و هو اللون المميز لثنائي اليود، دليل على تكون ثنائي اليـود،

.ي االتجاه المباشرأي تشكل النواتج، ومنه فإن الجملة تطورت حقيقة ف

تمارين حول الوحدة

:1تمرين

لهمـا ) ZnSO4( من كبريتات الزنـك S2ومحلوال ) CuSO4( من كبريتات النحاس S1نعتبر محلوال . ، وصفيحتين من النحاس والزنكc = 0,1 mol/Lنفس التركيز المولي

د مدة، نالحظ ترسب جـسم ، و بعS1 من المحلول v1 = 100 mLنغمس صفيحة الزنك في حجم / 1 .ما هو التحول الذي حدث؟ أكتب معادلة التفاعل. على الصفيحة

MCu = 63,5 g.mol-1ما هي الكتلة األعظمية التي ترسبت؟ / 2

كيف نحقق ذلك؟ . S2 و S1نريد صنع عمود دانيال باستعمال المحلولين / 3

:2تمرين :نحقق العمود التالي

ت التي حدثت عند المسريين؟ أكتب معادلة التفاعل الموافقة للتحـول الحـادث فـي ما هي التحوال / 1

.العمود c = 1,0.10-1 و تركيز المحلولين هو K = 1,0.1056إن ثابت التوازن الموافق لهذه المعادلة هو / 2

mol/L . الموضح على هل النتيجة الموجودة تتفق مع اتجاه التيار . أوجد اتجاه التطور التلقائي للتحول .الشكل

.أعط تمثيال لهذا العمود/ 3

فضة زنك

الفضة نتراتمحلول

الزنك آبریتاتمحلول

:3تمرين :نعتبر عمودا ممثال كالتالي

sAg/aqNOaqAg // NO2aqPb/sPb 332

.c = 1,0 mol/L و و تركيز المحلولين هو v = 100 mLإن حجم محلول كل نصف عمود هو .أكتب معادلة تفاعل التحول الحادث في العمود/ 1 األعظمية التي يعطيها العمود ؟ما هي كمية الكهرباء/ 2 ، r = 0,8 Ω و مقاومتـه الداخليـة E = 1,22 Vعلما أن القوة المحركة الكهربائية للعمود هـي / 3

وكذا كمية R = 100 Ω المار في الدارة الخارجية الي تحتوي على مقاومة قيمتها Iأحسب شدة التيار .h 2الكهرباء خالل

:4تمرين

:كسدة اإلرجاعية التالية لعمودلتكن معادلة األ

aqCdsSn sCdaqSn 22 .أكتب معادالت تفاعل نصفي العمود/ 1 ما هي الثنائيات الداخلة في التفاعل ؟/ 2 .حدد المصعد و المهبط/ 3 .أعط تمثيل العمود/ 4

: 5تمرين نترات الفـضة من محلول مائي لV = 100 mL سلكا من الفضة و حجما 1نضع في كأس بيشر رقم

.L/mol 10,0Agحيث من محلول مائي لكلور الحديد V = 100 mL صفيحة من الحديد و حجم 2ونضع في كأس بيشر رقم

نصل بين كأسي البيشر بواسطة جسر ملحـي مـن . L/mol 10,0Fe2الثنائي حيث .نترات البوتاسيوم

.ول تامإن المعدنين موجودان بزيادة وأن التح COM موصوال بسلك الفـضة و مدخلـه Vيشير مقياس فولط إلى توتر موجب عندما يكون مدخله

.موصول بصفيحة الحديد و الذي يجبر العمود على إعطاء تيـار Dنوصل على التسلسل مع العمود مقياس أمبير و ثنائي قطب

.I = 43 mAثابت، حيث نقيس قينته فنجدها

.حاملي الشحنات في العمود) الطبيعة و االتجاه ( انتقال أرسم العمود، مبينا/ 1 .أوجد معادلة األكسدة اإلرجاعية للعمود/ 2 .عين كمية الكهرباء األعظمية التي يعطيها العمود/ 3 .عين المدة األعظمية لعمر هذا العمود/ 4 .أحسب التركيز النهائي لشوارد الحديد الثنائي/ 5

:مؤ / ثنائيات مر : يعطى-142 mol . C 9,65.10 F ; sFe/aqFe ; sAg/aqAg

:6تمرين ــاس ــات النح ــول لكبريت ــاس، ومحل ــن النح ــفيحة م ــادميوم، وص ــن الك ــاق م ــدينا س ل

aqSOaqCu 24

ومحلول كلور الكـادميوم الثنـائي mol.L-1 0,010 تركيزه 2aqCl2aqCa نضع في الدارة الخارجيـة مقيـاس . له نفس التركيز السابق 2 موصـوال إلـى مـسرى COMيشير المقياس إلى قيمة موجبة عندما يكون قطبه . وناقال أوميا أمبير

.الكادميوم .ضع رسما لهذا العمود ، مبينا القطب الموجب و السالب له

: 7تمرين

:نحقق الرسم التالي لعمود

الكوبالت منصفيحة

1

2

L.mol05,0

aqCl2aqCo1

24

2

L.mol05,0

aqSOaqCu

A RCOM

النحاسمنصفيحة

.يشير مقياس أمبير إلى قيمة سالبة .أعط تمثيل العمود/ 1 دالت التفاعالت الحادثة عند المسريين ؟ما هي معا/ 2 ما هو دور الجسر الملحي ؟/ 3 في الحالة االبتدائية. أحسب قيمة كسر التفاعل-أ/ 4

كيف يتطور كسر التفاعل أثناء عمل العمود- ب

: 8تمرين : ليكن التفاعل التالي

aqAg 3 sAl sAg 3 aqAl 3

. 127-8.10 الموافق يساوي Kإن ثابت التوازن نحقق عمود أكسدة إرجاعية و ذلك بغمس صفيحة من األلمنيوم في محلـول كبريتـات األلمنيـوم ذي

2-1,0.10 و صفيحة من الفضة في محلول نتـرات الفـضة ذي التركيـز mol/L 1-5,0.10التركيز

mol/L . نالحظ بواسطة مقياس أمبير أن التيار يمر من الفضة . نوصل بين كأسي البيشر بجسر ملحي .نحو األلمنيوم

.ضع رسما للعمود مبينا مختلف حاملي الشحنات/ 1 .استنتج معادالت التفاعالت الحادثة عند المسريين و كذا معادلة األكسدة اإلرجاعية للعمود/ 2 .أحسب كسر التفاعل االبتدائي/ 3 .بين أن جهة التيار توافق جهة التطور المتوقعة/ 4

:9تمرين األول من صـفيحة مـن الرصـاص : بربط بجسر ملحي نصفي عمود مكونين نحقق عمودا و ذلك

والثاني من سلك من الفـضة mol/L 0,10.مغموسة في محلول مائي انترات الرصاص ذي التركيز .mol/L 2-5,0.10مغموس في محلول نترات الفضة ذو التركيز

= Vون حجم كل محلول شاردة الفضة و يك/يبين فولطمتر أن القطب الموجب من نصف عمود فضة

200 mL. .K = 6,8.1028إن ثابت التوازن لتفاعل العمود هو

.ضع تمثيال لهذا العمود/ 1 .أكتب معادالت التفاعالت الحادثة عند المسريين وكذا معادلة األكسدة اإلرجاعية للعمود/ 2 .أحسب كسر التفاعل االبتدائي وعين جهة التطور التلقائي للعمود/ 3

.h 1 خالل مدة mA 100 العمود في مقاومة و نقيس شدة التيار نفرغ/ 4 . أحسب كمية الكهرباء التي تمر في الدارة الخارجية-أ . عين التراكيز في البيشرين خالل ساعة-ب ما هي كتلة المعدن الناتج ؟ المتفاعلة ؟-جـ :المعطيات

g.mol 9,107AgM ; g.mol 207,2 PbM ; mol.C 10.65,9F -1-114

:10تمرين :مؤ ، نستطيع كتابة تحولين تفاعالهما كالتالي/ت مرمن خالل الثنائيا

sAg2 aqCu aqAg2 sCu 2) 1(

aqAg2 sCu sAg2 aqCu2) 2(

15:ثابتا التوازن للتفاعلين هما 1

-162 10.1,2K ; 4,8.10K

I-نفرغ في كأس بيشر حجما : نحقق التجربة التاليةV1 = 50 mLكبريتات النحاس من محلول )II ( من محلول نترات الفضة ذي V2= 50 mL و حجما C1 = 1,0 mol.L-1ذي اللون األزرق و تركيزه

C2 = 0,5 mol.L-1اللون الشفاف وتركيزه نغمس سلكا من الفضة، ونضيف كمية من مسحوق النحاس ذي اللون األحمر ونخلط، ثم نرشح المحلول

.حظ لونهالناتج ونال .من بين التفاعلين، ما هوالتفاعل الموافق للتحول الكيميائي للجملة/ 1 على ماذا ينص معيار التطور التلقائي ؟/ 2بتطبيق معيار التطور التلقائي، بين أن اتجاه التطور المتوقع يوافـق . أحسب كسر التفاعل االبتدائي / 3

.مالحظات التجربةII-مع لدينا المحاليل السابقة C2 = 1,0 mol.L-1 و ورق مبلل بنترات البوتاسيوم يستعمل كجـسر ،

.ملحي .ضع رسما للعمود المصنوع باألدوات السابقة/ 1 .نالحظ في الدارة الخارجية مرور التيار من مسرى الفضة إلى مسرى النحاس/ 2

. بين على الرسم اتجاه انتقال اإللكترونات و قطبية المسريين-أ عادالت التفاعالت المنمذجة للتحوالت الحادثة عند كل مسرى، و معادلة التفاعل أكتب م -ب

.الموافق للتحول الحادث داخل العمود

فضة و هو يعمل ، في حالة توازن أو خـارج التـوازن ؟ بـرر – هل العمود نحاس -جـ .باستعمال معيار التطور التلقائي

:11تمرين Pb(s) / Pb2+(aq) // Pb2+/Pb(s) : نعتبر العمود

و محلول القطب السالب mol.L-1 1,0حيث محلول القطب الموجب له تركيز 1,0.10-2 mol.L-1.

K = 1إن ثابت التوازن هو

استنتج معادلة األكسدة اإلرجاعية الحادثة . أكتب معادالت التفاعالت الحادثة عند المصعد و المهبط / 1 .في العمود

.لتفاعل االبتدائيأحسب كسر ا/ 2 .تحقق من أن جهة تطور الجملة يوافق قطبي العمود/ 3

حلول تمارين الوحدة

:1حل التمرين

.Cuمؤكسد مع المعدن / تؤلف ثنائية مرجع+Cu2إن شوارد النحاس / 1 .Znمؤكسد مع المعدن / تؤلف ثنائية مرجع+Zn2و بالمثل فإن شوارد الزنك

22

-2

-2

ZnCu Zn Cu

e 2 ZnZn

Cu e 2 Cu

+Cu2 و تـنقص شـوارد +Zn2و بالتالي المعدن المترسب هو النحاس و المحلول تكثر فيه شـوارد SO4و شوارد

. ال تتفاعل، و يحدث تآكل لصفيحة الزنك-2 .إن الكتلة األعظمية للنحاس المترسبة توافق كمية المادة لشوارد النحاس في المحلول/ 2

g64,0mg635,05,6310.1Mnm

mol 10.11,01,0v.cn

Cu

2CuCuCu

21Cu 2

ونفصل بين المحلولين S1 وصفيحة النحاس في المحلول S2ندخل صفيحة الزنك في المحلول / 3 .بجسر ملحي

:2حل التمرين

Ag+(aq)/Ag(s): مـؤ /إن العمود مكون من نصفي عمود، حيث في كل نصف عمود ثنائية مـر / 1 .Zn2+(aq)/Zn(s)و

ا أن التيار يمر من مسرى الفـضة إلـى مـسرى بم. نعلم أن اتجاه التيار هو عكس اتجاه اإللكترونات .الزنك، فاإللكترونات تنتقل من مسرى الزنك إلى مسرى الفضة

.نستنتج أن معدن الزنك يعطي اإللكترونات و بالتالي صفيحة الزنك هي القطب السالب للعمود

sAg2 aqZn aqAg2 sZn

e 2 Zn sZn

2sAg e aqAg

2

-2

-

:نحسب كسر التفاعل/ 2

1010.1

10.1Q

Ag

ZnQ

21

2

i

2

2

i

بأن هذا يعني أن التفاعل تام و يتم في االتجاه المباشر من اليسار نحو اليمين، و يحدث إختفـاء نالحظ .لمعدن الزنك و ظهور معدن الفضة

.معنى ذلك أن اإللكترونات تعطى من معدن الزنك .نستنتج أن جهة التيار الموضحة على الشكل تتفق مع النتيجة الموجودة

3 /Zn(s)/Zn2+(aq) // Ag+(aq)/Ag(s)

:3حل التمرين .في القطب الومجب ترجع شوارد الفضة ، في القطب السالب يتأكسد معدن الرصاص / 1

sAg 2 aqPb aqAg 2 sPb

e 2 Pb sPb

2 sAg e aqAg

2

-2

-

:نحسب كمية المادة لشوارد الفضة المحتواة في محلول نترات الفضة/ 2

mol 1,01,00,1vcn Ag

C 19264 10.9,110.02,61,02Q

eNn 2Q1923

max

AAgmax

:م على الدارة نطبق قانون أو/ 3

mA 4,15I

A 10.54,18,0100

55,1I

rREI

RIrIE

2

: كمية الكهرباء

C 111QC 1113600210.54,1Q

t.IQ2

:4حل التمرين 1 /

-2

-2

e 2 aqCd sCd

sSn e 2 aqSn

:الثنائيات هي/ 2

sSn / aqSn sCd / aqCd و 2 2 Snيحدث عنده أكسدة، نستنتج أن المهبط هو معدن نعلم أن المهبط يحدث عنده إرجاع و المصعد / 3

.Cdو المصعد هو 4 /Cd(s) / Cd2+(aq) // Sn2+(aq) / Sn(s)

:5حل التمرين 1 /

AgFe

aqClaqFe2 aqNOaqAg 3

ARCOM

VCOM

e

2 /

sAg 2 aqFe aqAg 2 sFe

e 2 aqFe sFe

2 sAg e aqAg

2

-2

-

Ag+(aq) / Ag(s)نضع جدول التطور للثنائية / 3

Ag(s) + e- Ag+(aq) المعادلة حالة الجملة )mol(التقدم )mol( المادة ياتكم

حالة إبتدائية ni(Ag+) 0 0 زيادة حالة وسطية x ni(Ag+) - x x زيادة حالة نهائية xf ni(Ag+)-xf=0 xf زيادة

Agnxنالحظ أن if حيث V.AgAgni mol 10.0,1100,010,0Agn 2

i و fxen

F.enQو C 10.65,910.65,910.0,1Qإذن 242

4 /mn 14h 6 s 10.2,2

10.4310.65,9

IQt

t.IQ

43

2

:من جدول التقدم السابق، نستطيع أن نكتب بالنسبة ألكسدة الحديد/ 5

f x2en و f2

i2

f xFenFen

ii و Agnen

:ستنتج أن ن

mol/L 15,0200,0

10.110,0Fe

2AgnFeFe

2enFenFen

2

f2

ii

2f

2

2i

2f

:6حل التمرين

موصول إلى مسرى الكادميوم، هـذا COMبما أن مقياس األمبير يشير إلى شدة موجبة، و قطبه / 1هو صـفيحة ) المصعد(يعني أن مسرى الكادميوم هو القطب السالب أي المهبط، ومنه القطب الموجب

.النحاس

:7حل التمرين 1 / sCu / aqCu // aqCo / sCo 22 :المعادالت/ 2

sCu aqCo aqCu sCo

sCu e 2 aqCu

e 2 aqCo sCo

22

-2

-2

.إن دور الجسر الملحي هو تحقيق اتصال كهربائي دون اتصال األفراد المؤكسدة والمرجعة/ 3 : كسر التفاعل-أ/ 4

A

CdCu

aqSOaqCu 24

2

R

aqClaqCd 2

COM

105,005,0Q

CuCo

Q

i

i2

i2

i

بالتالي يزيد تركيزها في حين يـنقص إن كسر التفاعل يزيد ألن شوارد الكوبالت تزيد و - أ ).تتفاعل(تركيز شوارد النحاس

: 8حل التمرين

:رسم العمود/ 1 :المعادالت/ 2

aqAl sAg 3 aqAg 3 sAl

3sAg e aqAg

e 3 aqAl sAl

3

-

-3

:كسر التفاعل/ 3

532

1

i

3i

i3

i

10.510.1

10.5Q

AgAl

Q

عاكس للتفاعل نحسب ثابت التوازن الخاص بالمعادلة المتحصل عليها، حيث نالحظ أنها التفاعل الم / 4 :المعطى في التمرين، أي

124127

' 10.12510.8

1K1K

. أي أن التحول يتطور في االتجاه المباشر'Qi < Kنالحظ أن .اإللكترونات تذهب من مسرى األلمنيوم إلى مسرى الفضة/ 4

األلمنيوم منصفيحة

3Al

A RCOM

الفضةمنصفيحة

Ag

Ie

:9حل التمرين 1 / sAg / aqAg // aqPb / sPb 2 2 /

aqPb sAg 2 aq2Ag sPb

2sAg e aqAg

e 2 aqPb sPb

2

-

-2

3 /

4010.5

10Q

Ag

PbQ

22

1

i

i2i

2

i

. أي أن التحول يتطور في االتجاه المباشرQi < Kنالحظ أن 4 /

C 360QC 10.6,310.6,3.1,0Q

t.IQ23

ت خالل ساعة يحدث انتقال لإللكتروناAg+(aq) / Ag(s): بالنسبة للثنائية/ 5قدره

mol 10.7,310.65.9

360FQx 3

4f

)5رين الجدول في حل التم(من خالل جدول التقدم

123

32

fifi

L.mol 10.1,310.20010.7,310.5Ag

VxAgxAgnAgn

Pb2+(aq) / Pb(s): بالنسبة للثنائية

:نضع جدول التطور

2 e-+ Pb2+(aq) Pb(s) المعادلة n(e-) كميات المادة )mol( التقدم)mol( حالة الجملة

0 n i (Pb2+) ni(Pb) 0 حالة إبتدائية 2 x ni(Pb2+)+x ni(Pb) - x x حالة وسطية 2 xf ni(Pb2+)+xf ni(Pb) – xf xf حالة نهائية

قدره تخالل ساعة يحدث انتقال لإللكترونا

mol 10.7,310.65.9

360FQx 2 3

4f

123

32

fi

2f

2i

2

L.mol 10.910.2002

10.7,31,0Pb

VxPbxPbnPbn

:لقد نتج / 6

g 4,0Agmg4,09,10710.7,3M.AgnAgm 3

):أي اختفى(و تفاعل

g 38,0Agm

g38,02,20710.7,321M.PbnPbm 3

:10حل التمرين I- 1 /ميائية المتواجدة في المعادلتين =لمتكونة تحتوي على كل األفراد الكينإن الجملة الكيميائية ا.

، و منه نالحظ زيادة في اللون األزرق و بالتالي )أزرق= أزرق + شفاف (المحلول الناتج لونه أزرق .في كمية مادة شوارد النحاس في الجملة

).1(نستنتج أن المعادلة هي رقم .كما نالحظ ترسب معدن الفضة

معيار التطور التلقائي يبين أنه إذا كانت جملة كيميائية خرج التوازن، فإنها تسعى للتطور التلقـائي / 2 .نحو حالة التوازن

3 /

0,45,01Q

Ag

CuQ

2i

i2

i2

i

أي أن التحول يتطور في االتجاه المباشر، و هذا يوافق Qi < K1نالحظ أن .مالحظات التجربة

II-1 /

لتيار يمر من مسرى الفضة نحو مسرى النحاس في الدارة الخارجية، أي اإللكترونـات مـن ا -أ/ 2

.مسرى النحاس إلى مسرى الفضة .نستنتج أن مسرى النحاس هو القطب السالب، و مسرى الفضة هو القطب الموجب

-ب

aqCu sAg 2 aq2Ag sCu

2sAg e aqAg

e 2 aqCu sCu

2

-

-2

-جـ

111Q

Ag

CuQ

2i

i2

i2

i

A

AgCu

aqSOaqCu 24

2

R

aqNOaqAg 3

ee

I

:11حل التمرين يحدث إرجاع: المهبطعند/ 1

sPb e 2 aqPb c-

c2

يحدث أكسدة: عند المصعد-2

aa e 2 aqPb sPb :بجمع المعادلتين، نجد

sPb sPb sPb aqPb 2aca

2c

2 /

22

i

c2

a2

i

10.0,10,1

10.1Q

PbPb

Q

. هذا يعني أن اتجاه التطور يوافق قطبي العمودQi < Kنالحظ أن / 3

تمارين

: 1تمرين

، نحـرك mol / L 0,01و تركيز قدره ذ IIIنضيف مسحوق الفضة بزيادة في محلول نترات الحديد . حتى يبلغ التوازنC°25الجملة في

:تكون تراكيز األفراد المذابة هي. [Fe2+] = [Ag+]éq =9,7.10- 3 mol/L،. [Fe3+]éq=3.10 -4 mol/L

.K هو نوعها؟ عين ثابت التوازن ما. اكتب معادلة التفاعل الحادث-1 المميه III من نترات الحديد m1 = 1,21 g نحضر محلوال وذلك بإدخال في الماء المقطر كتلة -2

OH9 , NOFe 233 المميه II من كبريتات الحديد m2 = 0,87 gو

OH 7FeSO 24 يكون ومسحوق الفضة،(AgNO3) من نترات الفضة m = 0,64 g و , .mL 250 للمحلول الناتج هو Vالحجم النهائي

. عين التراكيز االبتدائية لألفراد المذابة في هذه الجملة-أ هل نستطيع توقع اتجاه تطور الجملة ؟ هل كتلة الفضة الصلبة ستزيد ؟-ب = C1 ذو التركيز IIIمن محلول نترات الحديد erlenmeyer (V1=30 ml( نضع في أرلنمير -3

10-4 mol/L ، V2 = 50 mL من محلول كبريتات الحديد II ذو التركيز C2 = 5.10 -2 mol/L . و قليال من مسحوق الفضةC3 = 10 -2 mol/L من محلول نترات الفضة ذو التركيز V3 = 20 mLو

هل ستزيد كتلة الفضة الصلبة ؟ : 2تمرين

) +Ce 3 (IIIوالـسيريوم ) +Fe 3 (III و الحديـد )+II )Fe 2لتكن الجملة المكونة من شوارد الحديـد ).+IV) Ce4والسيريوم

: وتكون هذه الجملة محل التفاعل المنمذج في المعادلة التاليةaqCe )aq(Fe aqCe aqFe 3342

، i= 0,1 mol/L،[Ce3+]i= 0,2 mol / L, ، [Fe3+]i= 0,01 mol mol/L[+Fe2] :و يكون [Ce 4+]i= 0,05 mol / L

.ق أعط العبارة الحرفية لكسر التفاعل المواف-1 احسب قيمته -2

. في الحالة االبتدائية للجملة-أ L / mol 0,06 Fe في الحالة حيث -ب 2

: 3تمرين كما تحتـوي ، NH2OH و الهيدروكسيالمين HClO تحتوي جملة كيميائية على حمض االيبوكلورو

OHNH و الهيدروكسيالمونيوم ClO على شوارت االيبوكلوريت وهي محل التفاعـل 3 :أساس المنمذج في المعادلة -حمضaqOHNH aq ClO aq OHNH aq HClO 32

. أعط العبارة الحرفية وقيمة ثابت التوازن الموافق لمعادلة هذا التفاعل-1 : كيف تتطور الجملة ذات المكونات االبتدائية-2

[NH2OH]i = 0,005 mol / L ,[HClO]i = 0,01 mol / L i = 0,02 mol / L]NH3OH+[ = 0,25 mol / L , i]ClO-[

: والمكونات البتدائيةV = 100 mLالسؤال من أجل حجم كلي أجب على نفس - أ-3[NH2OH]i = 0,050 mol / L , [HClO]i = 0,100 mol/L [ClO-] = 0,005 mol / L , [NH3OH+]i = 0,010 mol/L

بداللة التقدم لاستنتج عبارة كسر التفاع . ضع جدول التقدم-ب xتحقق أن . xeq = 5,67.10 -4 mol

:يعطي

6,1 ONH/OHNOpK

7,5 ClO/HClOpK

33'a

a

:4تمرين

aq OHCليكن التفاعل الحـادث بـين حمـض األسـكوربيك وشـاردة االيثـانوات 686aqCOOCH 3

من شاردة اإليثانوات ويكون حجم mol 0,20 من حمض األسكوربيك و mol 0,10نمزج في البداية .L 1المحلول هو

. أكتب معادلة التفاعل الموافق-1 . أعط عبارة كسر التفاعل-2 . أحسب قيمته في الحاالت االبتدائية-3

X = 0,030 mol أحسب كسر التفاعل عندما يكون التقدم -4

:5تمرين 2)( نعتبر التفاعل بين شاردة السولفيت

3 aqSO يكـون فـي . والماء حيث يتفاعل الماء كحمض irQ,0البداية

. أكتب معادلة التفاعل-1 . K عين ثابت التوازن -2

. استنتج اتجاه تطور الجملة الكيميائية-3 :حمض / يعطى الثنائيات أساس

)aq(23)aq(3A SO/HSO:2,7pK

)aq(214

e HO/)l(OH:10K

:6تمرين Cu/Cuنوصل نصف عمود ]L / mol 05,0]Cu حيث 2 i

بنصف عمود 2Ag/Ag حيثL / mol 01,0]Ag[ i و ذلك بواسطة جسر ملحي من نترات

.األمونيوم

:رجاعية المتوقع حدوثه هيإن معادلة تفاعل األكسدة اال -1)(2)(2 )()(

2 SCuAgCuSAg aqaq

6,2K . 1610و يكون ثابت توازنه

في أي اتجاه تتوقع تطور الجملة ؟ . استنتج التفاعالت عند المسريين و جهة انتقال حامالت الشحنات في العمود عند اشتعاله-2 .عين قطبية المسريين -3 .مبينا عليه اتجاه التيار واتجاه االلكترونات في الدارة ضع رسما لهذا العمود -4

:7تمرين :نعتبر العمود الممثل في الشكل التالي

ml 50 VVإن حجوم المحاليل في نصفي العمود هي 21

]L / mol 10,0]Cuلدينا i2 ، L / mol 010,0]Al[ i

3 نقيس فرق فـي م موصول بمسرى األلمنيو COMبه عند توصيل مقياس فولطمتر الكتروني حيث قط

V 6.1Uالكمون

ما هي قطبية هذا العمود ؟-1ما هو اتجاه التيار في الدارة ؟ حدد طبيعة واتجاه انتقال . نوصل هذا العمود بمحرك كهربائي صغير -2

.حامالت الشحنات في الدارة . المسريين اكتب معادالت التفاعالت الحادثة عند-3 لمنيوم المعدنية ما هي التغيرات في كتلة األ . mA 50 بتوليد تيار شدته h 1 يعمل العمود مدة -4

؟+Cu 2و تركيز شوارد

:8تمرين

:نعتبر عمودا حيث تمثيله التخطيطي يكتب

Ө )S(Pb |2Pb // )aq(2Zn | )S(Zn

.نوصل محرك صغر بين طرفي هذا العمودلتيار في المحرك ؟ ما هو اتجاه ا-1 .اكتب المعادالت الموافقة. استنتج طبيعة التفاعالت الحادثة بين المسريين-2 . أعط معادلة التفاعل التي تمثل العمل الكلي لهذا العمود و جهة التطور التلقائي-3