حساب إمكانات البطارية

ا حساب إمكانات أ البطارية يتم إجراؤه عندما تريد أن تعرف مسبقًا (قبل التجميع) ما سيكون الجهد ، emf (القوة الدافعة الكهربائية) أو ddp (فرق الجهد) الذي ستولده خلية معينة من معدنين لهما خصائص مختلفة.

تم استخدام المصطلح مسبقًا لأننا إذا أردنا قياس جهد أي جهاز ، سواء خلية أو بطارية ، فنحن نحتاج فقط إلى استخدام مقياس متعدد.

يختلف كل من المعادن التي تشارك في تكوين الأنود والكاثود في الخلية القدرة على الخضوع للأكسدة (القدرة على فقدان الإلكترونات) والاختزال (القدرة على الكسب الإلكترونات). تسمى هذه القدرة على الأكسدة أو التقليل بالقدرة. لذلك ، قد تحتوي المعادن التي يتكون منها القطب الكهربي للخلية على:

• إمكانات التخفيض القياسية (E_أحمر): هي قدرة القطب الكهربي على معاناة ظاهرة الاختزال. تُقاس هذه الإمكانية بالفولت (V) وقيمتها هي نفسها إمكانات الأكسدة القياسية ، ولكن مع الإشارة المعاكسة.

• جهد الأكسدة القياسي (E_أوكسي): قدرة القطب الكهربي على معاناة ظاهرة الأكسدة. تُقاس هذه الإمكانية بالفولت (V) وقيمتها هي نفسها إمكانية الاختزال القياسية ، ولكن مع الإشارة المعاكسة.

ملاحظة: يمكن أن يتأثر الجهد القياسي بدرجة حرارة وتركيز المحاليل المستخدمة في تجميع الركيزة.

كي يؤدي حساب إمكانات البطارية ، يجب أن نعرف قيم الإمكانات المعيارية سواء أكانت أكسدة أم اختزال ، ونطبق فيما يلي معادلة رياضية:

ΔE = E._أحمر (أكبر) - و_أحمر (الأصغر)

أو

ΔE = E._أوكسي (أكبر) - و_أوكسي (الأصغر)

• ΔE = تباين إمكانات البطارية (emf أو ddp).

تستخدم هذه المعادلة الاختلاف المحتمل لأنه ، كما هو الحال في الجهاز ، تحدث الأكسدة والاختزال ، سيتم إعطاء قياس الجهد ببساطة عن طريق طرح إمكانات كل من الأقطاب الكهربائية (معادن).

ملاحظة: لا يسعنا إلا أن نقول إننا نعمل مع مكدس عندما يكون ملف çحساب النتائج المحتملة بقيمة موجبة.

الآن اتبع البعض أمثلة من الأسئلة التي تتناول çحساب إمكانات البطارية:

مثال 1: (UFSC-SP) بالنظر إلى شبه التفاعلات:

2 Fe⁺² → 2 Fe⁺³ + 2 و هـ_أوكسي = - 0.77 فولت

2 سل^-1 → 1 سل₂ + 2 و هـ_أوكسي = - 1.36 فولت

احسب إمكانات التفاعل أدناه (المكدس) وقل ما إذا كانت تلقائية أم لا ، مع تحديد الخيار الصحيح:

2 Fe⁺² + Cl₂ → 2 Fe⁺³ + 2 سل^-1

أ) - 0.59 فولت ، فهي ليست تلقائية

ب) 0.59 فولت ، فهي ليست تلقائية

ج) 0.59 فولت تلقائي

د) - 2.13 فولت ، فهي ليست تلقائية

هـ) 2.13 فولت تلقائي

القرار:

نظرًا لأن التمرين يطلب منك تحديد قيمة إمكانات البطارية ، فما عليك سوى تحليل إمكانات الأكسدة المقدمة للحكم على الأعلى والأدنى:

2 Fe⁺² → 2 Fe⁺³ + 2 و هـ_أوكسي = - 0.77 فولت (هذا هو الأكبر)

2 سل^-1 → 1 سل₂ + 2 و هـ_أوكسي = - 1.36 فولت (هذا هو الاصغر)

بعد ذلك ، ما عليك سوى تطبيقه في الصيغة لحساب إمكانات البطارية:

ΔE = E._أوكسي (أكبر) - و_أوكسي (الأصغر)

ΔE = - 0.77 - (-1.36)

ΔE = - 0.77 + 1.36

ΔE = + 0.59 فولت

نظرًا لأن الإمكانات الموجودة لها قيمة إيجابية ، فلدينا عملية تلقائية. خطاب ç).

المثال 2: (UFMS) ضع في اعتبارك التفاعلات شبه الموضحة أدناه ، مع إمكانات التخفيض المعيارية الخاصة بكل منها ، بالفولت (V):

اي جي⁺ + و → Ag E_أحمر = 0.80 فولت

الحمار⁺² + 2 و → Cu E_أحمر = 0.34 فولت

احسب إمكانات التفاعل أدناه (المكدس) وقل ما إذا كانت تلقائية أم لا ، مع تحديد الخيار الصحيح:

النحاس + 2 حج⁺→ نحاس⁺² + 2 حج

أ) - 4.6 فولت

ب) - 0.46 فولت

ج) + 0.46 فولت

د) + 1.14 فولت

هـ) - 1.14 فولت

القرار:

نظرًا لأن التمرين يطلب منك تحديد قيمة إمكانات المكدس ، فأنت تحتاج ببساطة إلى إلقاء نظرة على إمكانات التخفيض المقدمة للحكم على أكبرها وأصغرها:

اي جي⁺ + و → Ag E_أحمر = 0.80 فولت (هذا هو الأكبر)

الحمار⁺² + 2 و → Cu E_أحمر = 0.34 فولت (هذا هو الاصغر)

بعد ذلك ، ما عليك سوى تطبيقه في الصيغة لحساب إمكانات البطارية:

ΔE = E._أحمر (أكبر) - و_أحمر (الأصغر)

ΔE = 0.80 - (0.34)

ΔE = 0.80 - 0.34

ΔE = + 0.46 فولت

نظرًا لأن الإمكانات الموجودة لها قيمة إيجابية ، فلدينا عملية تلقائية. خطاب ç).

بي ديوغو لوبيز دياس

مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculo-potencial-uma-pilha.htm