بحث عن الخلايا الجلفانية وأنواعها
هذا المقال هو مجرد بحث عن الخلايا الجلفانية. فالقليل لا يملك أي معلومات عنها، ولا يتذكر مدى أهميتها في حياتنا. فهي المصدر الأساسي للكهرباء للعديد من الأجهزة والآلات، وأيضا لبطاريات السيارات التي لا غنى عنها في حياتنا اليومية. إليكم جميع المعلومات المتعلقة بها من حيث النشأة والأنواع وتأثيراتها، كل ذلك متاح على موسوعة
بحث عن الخلايا الجلفانية وأنواعها
نشأة الخلايا الجلفانية
- تم اكتشافها بواسطة العالم لويجي جالفاني في عام 1780.
- ألاحظ أنه عند وجود معدنين مختلفين في الخواص، لكنهما متصلان عن طريق عضلة ساق الضفدع لإغلاق الدائرة. ستلاحظ أن ساق الضفدع تتقلص وتتصغر في الحجم. ويطلق عليها اسم الكهرباء الحيوية.
- وكانت النحاس والحديد أهم الأمثلة على هذا الاكتشاف.
- بعد مرور سنة واحدة فقط على اكتشاف الجالفاني لهذه الخلايا، اكتشف العالم أليساندرو فولتا أنه لم يكن من الضرورة وجود الضفدع، وبالإمكان استبداله بكاشف قائم على القوة وبعض الورق المحتوي على المحلول الملحي.
- في عام 1799، وضع العالم أليساندرو بعض القوانين المسئولة عن كشف القوة والتي يسمى بطارية الفولطية. واكتشفوا بعد ذلك أنها تتكون من قرص معدني وطبقة كهربائية وقرص آخر ولكن من معدن مختلف.
- كانت تلك النظرية تشكل تحديا لاكتشافات جالفاني، ولذلك استخدمت فقط مواد غير حيوية. وكانت أيضا تحديا لاكتشافات عالم اليوبولدو الذي ابتكر علم الكهرباء الحيوانية وأشار إلى الكهرباء المعدنية ودورها في مجال التواصل.
الشكل العام بالنسبة للخلايا الجلفانية
- هي تكون من تداخل بين أنواع معادن مختلفة. نصفها معدن صلب (يسمى القطب الكهربائي) ويكون محلول به الكاتيونات المعدنية (موجبة) والأنيونات (سالبة) لتحقيق التوازن بينهما.
- وتتكون الخلية الواحدة من خليتين نصفيتين، وسوف تجد دائما أنها تتصل ببعضها البعض إما عبر غشاء نصف نافذ أو عبر جسر ملحي يحول دون تسرب أيونات المعدن الأكثر نبلا من الطلاء إلى القطب الآخر.
- ومن أبرز الأمثلة المعروفة على هذا النمط هي خلية دانييل، وهي مكونة من نصف خلايا الزنك التي توجد في محلول كبريتات الزنك، ونصف خلايا النحاس التي تحتوي على كبريتات النحاس، وتستخدم جسر الملح لإكمال الدائرة الكهربائية.
انواع الخلايا الجلفانية
الخلايا الأولية
يتكون من ساق مصنوعة من الكربون (القطب الموجب)، وعلبة مصنوعة من الخارصين (القطب السالب)، وثاني أكسيد المنجنيز يحيط بساق الكربون، وأخيرا الالكتروليت الذي يتكون من النشا وكلوريد الخارصين وكلوريد الصوديوم.
يتم استخدامها عن طريق توصيل العمود الجاف بين قطبي دائرة مغلقة، ويبدأ حدوث تفاعل ينتج عنه توليد تيار كهربائي يستخدم في تشغيل العديد من الأجهزة الكهربائية مثل الراديو والكشاف وساعات الحائط وألعاب الأطفال وغيرها.
يتلاحظ أن التيار الناتج من العمود الجاف يضعف بعد فترة زمنية معينة من الاستخدام، ويعود السبب في ذلك إلى بدء الالكتروليت في تقليل الرطوبة الموجودة فيه وبالتالي يتوقف عن التوصيل.
الخلايا الثانوية
تعتبر البطاريات الموجودة في السيارات وبطاريات النيكل والكادميوم أمثلة بارزة لهذا النوع من الخلايا.
البطارية لديها بعض المزايا، مثل إمكانية إعادة شحنها، وهذا يختلف عن التفاعلات الكيميائية التي تنتج الكهرباء.
يعمل الكادميوم على تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية أثناء فترات التفريغ.
نتائج استخدام الخلايا الجلفانية
- إذا قمنا بتوصيل أقطاب النحاس والزنك بواسطة موصل كهربائي، سنجد أن الزنك الموجود في قطب الزنك سيبدأ في الذوبان (مثال على ذلك +zn2)، وسيقوم بإخراج الإلكترونات التي تدخل الموصل الخارجي لتعويض زيادة تركيز أيونات الزنك.
- وتترك أيونات الزنك عبر الجسر المالح، وتبدأ الأنيونات في اختراق خلايا الزنك بنصف الخلية النحاسية.
- في الجانب الآخر، يتم تحديد القطب الكهربائي للزنك كأنود، وتتدفق الإلكترونات خلال الموصل الخارجي. ويعتبر هذا أحد التطبيقات الرئيسية للخلايا الجلفانية
فبذلك تم ذكر كافة المعلومات المتعلقة بخلايا الجلفان وأنواعها.