اینفوگرافیک سلول گالوانی روی-مس

1404/12/2

متوسطه دوم نظری دوازدهم علوم تجربی شیمی (3)

توضیحات

اینفوگرافیک سلول گالوانی روی-مس | شیمی دوازدهم
فصل دوم: آسایش و رفاه در سایه شیمی

تعریف سلول گالوانی روی-مس: سلولی الکتروشیمیایی که انرژی شیمیایی ناشی از واکنش خودبه‌خودی بین روی و مس را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند .

اجزای اصلی سلول روی-مس:

آند | تیغه روی (Zn) | محل اکسایش، قطب منفی
کاتد | تیغه مس (Cu) | محل کاهش، قطب مثبت
محلول نیم‌سلول آند | ZnSO₄ یا Zn(NO₃)₂ | منبع یون Zn²⁺
محلول نیم‌سلول کاتد | CuSO₄ یا Cu(NO₃)₂ | منبع یون Cu²⁺
پل نمکی | لوله حاوی الکترولیت (KCl یا KNO₃) | اتصال دو نیم‌سلول و تکمیل مدار

نحوه کارکرد سلول روی-مس:

مرحله 1: اتم‌های روی در آند اکسید شده و به صورت یون Zn²⁺ وارد محلول می‌شوند (الکترون‌ها در تیغه باقی می‌مانند)

مرحله 2: الکترون‌های آزاد شده از آند، از طریق سیم (مدار خارجی) به سمت کاتد حرکت می‌کنند

مرحله 3: در کاتد، یون‌های Cu²⁺ موجود در محلول، الکترون‌ها را جذب کرده و به صورت Cu خالص روی تیغه رسوب می‌کنند

مرحله 4: پل نمکی با انتقال یون‌های K⁺ به نیم‌سلول کاتد و یون‌های Cl⁻ یا NO₃⁻ به نیم‌سلول آند، بار دو نیم‌سلول را متعادل نگه می‌دارد

مرحله 5: این چرخه تا زمانی ادامه می‌یابد که تیغه روی حل شود یا یون‌های مس در محلول تمام شوند

جهت‌ها در سلول روی-مس:
- الکترون‌ها: از آند (روی) به کاتد (مس) در مدار خارجی
- جریان الکتریکی:از کاتد (مس) به آند (روی) (برعکس جهت الکترون)
- یون‌های مثبت (کاتیون): از طریق پل نمکی به سمت کاتد
- یون‌های منفی (آنیون): از طریق پل نمکی به سمت آند

مشاهدات تجربی:
- با گذشت زمان، تیغه روی کوچک‌تر و سبک‌تر می‌شود
- تیغه مس بزرگ‌تر و سنگین‌تر می‌شود
- رنگ محلول آند تغییری نمی‌کند (بی‌رنگ)
- رنگ آبی محلول کاتد (به دلیل یون Cu²⁺) کمرنگ‌تر می‌شود
- لامپ متصل به مدار روشن می‌شود (تولید جریان)

نکات مهم کنکوری:
- الکترودی با پتانسیل کاهش منفی‌تر (روی: 0.76-)، آند و قطب منفی است
- الکترودی با پتانسیل کاهش مثبت‌تر (مس: 0.34+)، کاتد و قطب مثبت است
- پل نمکی باید از یون‌هایی استفاده کند که با یون‌های محلول رسوب ندهند
- پتاسیم نیترات (KNO₃) بهترین گزینه برای پل نمکی است
- با پیشرفت واکنش، pH اطراف الکترودها تغییر نمی‌کند (محیط خنثی)

بودجه بندی

صفحه 37 تا صفحه 66

سرفصل های کتاب

ارسال شده توسط این معلم:

فصل 1: مولکول‌ها در خدمت تندرستی

قسمت 1: زندگی با شوینده‌ها، آلاینده‌ها و پاک‌کننده‌ها

قسمت 2: پاک کننده‌های غیرصابونی و خورنده

قسمت 3: اسیدها و بازها و رسانایی الکتریکی و درجه یونش اسیدها

قسمت 4: سامانه‌های تعادلی و pH محلول‌ها

قسمت 5: واکنش شوینده‌های خورنده

تمرین‌های دوره‌ای فصل 1

فصل 2: آسایش و رفاه در سایه شیمی