درس التحولات التلقائية في الأعمدة|ثانية باكالوريا علوم تجربية و علوم رياضية

التحولات التلقائية في الأعمدة

Les transformations spontanées dans les piles

1. الانتقال التلقائي للإلكترونات:

1.1.

الانتقال التلقائي المباشر:

عند مزج نوعين ينتميان إلى مزدوجتين مختزل/مؤكسد يحدث انتقال تلقائي

للإلكترونات من مختزل الأولى إلى مؤكسد الثانية.

1.2. الانتقالي التلقائي الغير مباشر (عمود دانيال)

يمكن أن يحدث انتقال تلقائي للإلكترونات عن طريق إنجاز دارة كهربائية.

يتكون عمود دانيال من:

· صفيحة من النحاس Cu مغمورة في محلول لكبريتات النحاس الثاني (Cu²⁺ + SO₄^2-) و هو النصف الأول للعمود.

· صفيحة من الزنك Zn مغمورة في محلول مائي لكبريتات الزنك (Zn²⁺ + SO₄^2-) و هو النصف الثاني للعمود.

قنطرة أيونية من محلول كلورور البوتاسيوم (K⁺ + Cl^-) تربط بين المحلولين دون أن يختلطا و تلعب دور التوصيل الكهربائي بينهما.

1. العمود:

1.1. تعريف:

يقوم العمود بتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية و ذلك عن طريق الانتقال التلقائي غير المباشر للإلكترونات بين المزدوجتين في الدارة الكهربائية الخارجية.

1.2. مكونات عمود اشتغال عمود:

i. مكونات عمود:

يتكون عمود من نصفي عمود و قنطرة أيونية:

يتكون العمد من مقصورتين تحتوي كل واحدة على فلز مغمور في محلول يحتوي على الكاتيون الموافق له.

القنطرة الأيونية تسمح بتحقيق الحياد الكهربائي في المقصورتين بحيث الكاتيونات تنتقل في المنحى الإصطلاحي للتيار الكهربائي و الأنيونات في المنحى المعاكس

ii. قطبية العمود:

بجوار القطب القطب الموجب للعمود يحدث تفاعل اختزال و بجوار القطب السالب يحدث تفاعل الأكسدة

في الفيديو اسفله يبين الإنتقال الإلكتروني بين وسطين منفصلين: عمود دانيال مثلا

الأنشطة التجربية المخصصة للدرس:

نشاط1: الإنتقال المباشر للإلكترونات.

نمزج في كأس 50ml من محلول كبريتات النحاس II تركيزه C₁=0 ,1mol/l و 50ml من محلول كيبريتات الزنك له نفس التركيز. ثم نغمر في الخليط صفيحتين من الزنك و النحاس.

1.1- ما المتغيرات الملاحظة داخل المجموعة؟

2.1- حدد المزدوجتين المتدخلتين خلال التفاعل،

3.1- استنتج المعادلة التفاعل المقرونة بالتحول الذي يمكن أن يحصل بين أيونات Cu²⁺_aq و فلز الزنك

4.1- احسب خارج التفاعل في الحالة البدئية Q_r,i

5.1- علما أن ثابتة التوازن للتفاعل الحاصل هي k=1,9.10³⁷ عند 25°C. استنتج منحى تطور المجموعة.هل تحقق معيار التطور التلقائي

6.1- كيف تم انتقال الإلكترونات خلال هذا التحول.

نشاط 2: - الإنتقال الغير المباشر للإلكترونات

- تكوين و اشتغال عمود

مناولة1: * نغمر صفيحة من النحاس في كأس يحتوي على 50ml من محلول كبريتات النحاس II

*نغمر صفيحة من الزنك في كأس يحتوي على 50ml من محلول كيبريتات الزنك

* نصل المحلولين بواسطة شريط من ورق الترشيح ممبلل بمحلول نترات الأمونيوم (NH₄⁺_aq+NO₃^-_aq)

* نصل الصفيحتين الفلزيتين بجزء دارة يحتوي على أومبيرمتر و موصل أومي و نغلق الدارة