الامارات 7 - ما هي الخلية الجلفانية؟
الخلية الجلفانية هي نوع من الخلايا الكهروكيميائية التي تستخدم نقل الإلكترونات في تفاعلات الأكسدة والاختزال لإنتاج تيار كهربائي. تعمل هذه الخلية من خلال تفاعل كيميائي تلقائي يولد تيارًا كهربائيًا عبر دائرة خارجية. وبفضل هذه التفاعلات، توفر الخلايا الجلفانية الطاقة اللازمة، مما يجعلها مثالية للاستخدام في البطاريات، حيث تتكون البطارية عادة من خلايا متعددة.
أجزاء الخلية الجلفانية
تتكون الخلية الجلفانية من عدة مكونات رئيسية:
المصعد (Anode): الجزء الذي يحدث فيه تفاعل التأكسد.
المهبط (Cathode): الجزء الذي يحدث فيه تفاعل الاختزال.
جسر الملح أو جسر الأيونات: يحتوي على إلكتروليتات ضرورية لإكمال الدائرة الكهربائية.
نصف الخلايا: تفصل تفاعلات الأكسدة والاختزال إلى مقصورات.
الدائرة الخارجية: المسؤولة عن تدفق الإلكترونات بين الأقطاب الكهربائية.
الحمل: جزء من الدائرة الكهربائية يستخدم تدفق الإلكترونات لأداء وظيفته.
مبدأ عمل الخلية الجلفانية
عندما يتم غمس قطب كهربائي في محلول إلكتروليتي، تميل ذرات القطب إلى إنتاج أيونات موجبة في المحلول وترك الإلكترونات عند القطب، مما يجعله سالب الشحنة. في الوقت نفسه، تتراسب الأيونات الموجبة على القطب الآخر، مما يجعله موجب الشحنة. هذا الاختلاف في الشحنة بين الأقطاب ينشئ فرق جهد يُعرف بجهد الخلية.
القوة الدافعة الكهربائية
عندما لا يتم سحب تيار من الخلية الجلفانية، يُعرف جهد الخلية بالقوة الدافعة الكهربائية (EMF). عند توصيل دائرة خارجية، تبدأ الإلكترونات بالتدفق من القطب الموجب إلى القطب السالب، مما ينتج عنه تيار كهربائي.
أنواع الخلايا الجلفانية
هناك نوعان رئيسيان من الخلايا الجلفانية:
الخلية الأولية: تعمل كمصدر للكهرباء دون الحاجة إلى شحن مسبق. تعتمد على تفاعل كيميائي مستمر، ومن أمثلتها: الخلية الجافة، وخلية الزئبق، والخلية القلوية.
الخلية الثانوية: يمكن إعادة شحنها باستخدام تيار كهربائي، مما يسمح باستخدامها مرارًا وتكرارًا. تتغير المواد الكيميائية أثناء الشحن والتفريغ. من أبرز أنواعها: خلية النيكل والكادميوم، وخلية حمض الرصاص، وخلية ليثيوم أيون.
التطبيقات
تستخدم الخلايا الجلفانية في مجموعة متنوعة من التطبيقات، منها:
الساعات، وأجهزة التحكم عن بعد، والآلات الحاسبة.
الهواتف المحمولة، والكاميرات، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة.
خلايا الوقود لتشغيل المحركات.
تشغيل الألعاب والأجهزة المختلفة.
الخلية الجلفانية هي نوع من الخلايا الكهروكيميائية التي تستخدم نقل الإلكترونات في تفاعلات الأكسدة والاختزال لإنتاج تيار كهربائي. تعمل هذه الخلية من خلال تفاعل كيميائي تلقائي يولد تيارًا كهربائيًا عبر دائرة خارجية. وبفضل هذه التفاعلات، توفر الخلايا الجلفانية الطاقة اللازمة، مما يجعلها مثالية للاستخدام في البطاريات، حيث تتكون البطارية عادة من خلايا متعددة.
أجزاء الخلية الجلفانية
تتكون الخلية الجلفانية من عدة مكونات رئيسية:
المصعد (Anode): الجزء الذي يحدث فيه تفاعل التأكسد.
المهبط (Cathode): الجزء الذي يحدث فيه تفاعل الاختزال.
جسر الملح أو جسر الأيونات: يحتوي على إلكتروليتات ضرورية لإكمال الدائرة الكهربائية.
نصف الخلايا: تفصل تفاعلات الأكسدة والاختزال إلى مقصورات.
الدائرة الخارجية: المسؤولة عن تدفق الإلكترونات بين الأقطاب الكهربائية.
الحمل: جزء من الدائرة الكهربائية يستخدم تدفق الإلكترونات لأداء وظيفته.
مبدأ عمل الخلية الجلفانية
عندما يتم غمس قطب كهربائي في محلول إلكتروليتي، تميل ذرات القطب إلى إنتاج أيونات موجبة في المحلول وترك الإلكترونات عند القطب، مما يجعله سالب الشحنة. في الوقت نفسه، تتراسب الأيونات الموجبة على القطب الآخر، مما يجعله موجب الشحنة. هذا الاختلاف في الشحنة بين الأقطاب ينشئ فرق جهد يُعرف بجهد الخلية.
القوة الدافعة الكهربائية
عندما لا يتم سحب تيار من الخلية الجلفانية، يُعرف جهد الخلية بالقوة الدافعة الكهربائية (EMF). عند توصيل دائرة خارجية، تبدأ الإلكترونات بالتدفق من القطب الموجب إلى القطب السالب، مما ينتج عنه تيار كهربائي.
أنواع الخلايا الجلفانية
هناك نوعان رئيسيان من الخلايا الجلفانية:
الخلية الأولية: تعمل كمصدر للكهرباء دون الحاجة إلى شحن مسبق. تعتمد على تفاعل كيميائي مستمر، ومن أمثلتها: الخلية الجافة، وخلية الزئبق، والخلية القلوية.
الخلية الثانوية: يمكن إعادة شحنها باستخدام تيار كهربائي، مما يسمح باستخدامها مرارًا وتكرارًا. تتغير المواد الكيميائية أثناء الشحن والتفريغ. من أبرز أنواعها: خلية النيكل والكادميوم، وخلية حمض الرصاص، وخلية ليثيوم أيون.
التطبيقات
تستخدم الخلايا الجلفانية في مجموعة متنوعة من التطبيقات، منها:
الساعات، وأجهزة التحكم عن بعد، والآلات الحاسبة.
الهواتف المحمولة، والكاميرات، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة.
خلايا الوقود لتشغيل المحركات.
تشغيل الألعاب والأجهزة المختلفة.