مقدمة في العمليات الإلكتروليتية
لإظهار الاختلافات في ميل المعادن للتأكسد، وتعريف الطلاب بالتفاعلات الأكسدة والاختزال الأساسية للمعادن.
الجانب العلمي وراء هذه التجربة
تحدث العمليات الإلكتروليتية وفقًا لتفاعلات الأكسدة والاختزال. يمكن للأنواع الكيميائية، ولا سيما المعادن، أن تتبادل الإلكترونات. ويُقال إن العنصر الذي يكتسب إلكترونات يكون قد اختُزل؛ أما العنصر الذي يفقد إلكترونات فيُقال إنه قد تأكسد.
المعدات المستخدمة
- أقطاب كهربائية نحاسية — CHE-018
- أقطاب الزنك — CHE-017
- كأس زجاجي سعة 50 مل — CHE-002
المواد الكيميائية والمواد الكاشفة
- كبريتات النحاس 1 مولار — R:22-35/38-50/53 S:22-60-61
- كبريتات الزنك 1 مولار — R:36/38-50/53 S:22-25-60-61
- نترات الفضة 0.1 مولار — R:34-50/53 S:26-45-60-61
أسئلة للطلاب
- اكتب وصفًا لما تراه في الخلايا وعلى الأقطاب الكهربائية.
- ماذا حدث داخل الخلايا؟ اكتب المعادلات الكيميائية المتوازنة لهذه التفاعلات.
- قارن النتائج. هل يمكنك ترتيب هذه العناصر وفقًا لدرجة ميلها إلى الحالة المؤكسدة؟
ما يمكن توقعه
يتحول اللون الأزرق الفاتح لمحلول كبريتات النحاس إلى لون أفتح؛ ويتشكل على القطب ترسب إسفنجي داكن يسقط بسهولة إلى قاع الخلية. وبعد ساعتين أو ثلاث ساعات، يصبح المحلول عديم اللون ويتبقى ترسب داكن كثيف في قاع الخلية. ويتشكل على القطب ترسب معدني إسفنجي لامع يسقط بسهولة إلى القاع. وعند الملاحظة الدقيقة، يتبين أن سطح قطب النحاس لم يعد أملسًا. يتأكسد قطب الزنك بينما تتأكسد أيونات النحاس في المحلول وتترسب على شكل مسحوق في قاع الكأس الزجاجي. CuSO₄ + Zn → ZnSO₄ + Cu↓ الكأس الزجاجي 2. Cu + 2 AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2 Ag. في الكأس الزجاجي 1، يتأكسد النحاس ويتأكسد الزنك، وبالتالي يُظهر الزنك ميلًا أكبر للحالة Zn²⁺ مقارنةً بـ. وتؤكد هذه الحقيقة الكأس 2 الذي لا يحدث فيه أي تفاعل لأن المعادن موجودة بالفعل في حالات الأكسدة الأكثر استقرارًا. وفي الكأس 3، يتم اختزال الفضة بينما يتأكسد النحاس، وبالتالي فإن النحاس له ميل أكبر نحو حالة Cu²⁺. وتجدر الإشارة إلى أن هذا الترتيب سيتم تأكيده من خلال قيم جهداته القياسية.
التخلص
تخلص من المحلول في حاوية النفايات.
قم بإجراء هذه التجربة في فصلك الدراسي
تُعد هذه التجربة جزءًا من برنامج «ATP Volta» — وهو مختبر علمي متنقل ومكتفٍ ذاتيًا يحول الفصل الدراسي العادي إلى مختبر عملي في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM)، ويضم أكثر من 200 تجربة في مجالات الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا والروبوتات والهندسة. ويقوم « Gali » — وهو المرشد التعليمي الذي يعمل بالذكاء الاصطناعي والمدمج في موقع ATP Connect — بتوجيه الطلاب خلال كل خطوة والإجابة على أسئلتهم أثناء إجراء التجارب.
شاهد مختبر «ATP Volta» العلمي المتنقلتواصل مع فريقنا