بناء خلية دانيال وعملية عمل خلية بطارية دانيال

خلية دانييل هي النسخة المعدلة من خلية فولتا. تم التغلب على مشكلة القطبية في خلية فولتا في خلية دانييل ويمكن اعتبارها نسخة محسنة من خلية فولتا. من حيث البناء، خلية دانييل بسيطة جداً.

بناء خلية دانييل

تتكون من حاوية من النحاس مليئة ب محلول مركز من كبريتات النحاس. داخل الحاوية، يوجد وعاء أسطواني متعدد الثقوب مليء بحمض الكبريتيك المخفف، ومغمور في محلول كبريتات النحاس المركز. يتم غمر قضيب الزنك الممزوج في حمض الكبريتيك المخفف داخل الوعاء المتعدد الثقوب. بناءً على خصائص الإلكتروليت المخفف، فإن حمض الكبريتيك في شكله المخفف يحتوي على أيونات هيدروجين موجبة وأيونات كبريتات سالبة. تأتي أيونات الكبريتات في اتصال مع قضيب الزنك وتطلق الإلكترونات إلى القضيب وتنتج كبريتات الزنك عن طريق رد فعل الأكسدة. نتيجة لذلك، يصبح قضيب الزنك شحنًا سالبًا ويقوم بدور القطب السالب (الكاثود).

يمكن للأيونات الهيدروجينية الموجبة أن تعبر الجدار متعدد الثقوب للوعاء وتصل إلى محلول كبريتات النحاس حيث تتجانس مع أيونات الكبريتات من الإلكتروليت كبريتات النحاس لتكوين حمض الكبريتيك. تأتي أيونات النحاس الموجبة من الإلكتروليت كبريتات النحاس في اتصال مع الجدار الداخلي للحاوية النحاسية حيث تأخذ الإلكترونات عبر عملية الاختزال وتصبح ذرات نحاس وتترسب على الجدار.

عمل خلية دانييل

دعونا نشرح مبدأ عمل الخلية خطوة بخطوة لفهم أفضل.

في محلول حمض الكبريتيك المخفف هناك H+ و SO4– – أيونات.

يخرج الأيونات H+ إلى محلول كبريتات النحاس عبر جدار الوعاء متعدد الثقوب. تتفاعل أيونات الكبريتات من حمض الكبريتيك المخفف مع قضيب الزنك حيث ترتبط أيونات Zn++ مع أيونات SO4— وتكون كبريتات الزنك (ZnSO4). خلال هذا رد فعل الأكسدة، يترك كل ذرة زنك إلكترونين في قضيب الزنك. وبالتالي، يصبح قضيب الزنك شحنًا سالبًا مما يعني أنه يقوم بدور الكاثود للبطارية.

الأيونات الهيدروجينية (H+) في محلول كبريتات النحاس تشكل حمض الكبريتيك (H2SO4) ويأتي أيونات النحاس (Cu++) إلى جدار الحاوية الخارجية النحاسية.

تترسب أيونات النحاس على جدار الحاوية النحاسية كمعدن نحاس بأخذ الإلكترونات من الحاوية. نتيجة لذلك، تصبح الحاوية النحاسية شحنًا موجبًا مما يعني أنها القطب الموجب (الأنود) لخلية دانييل. الآن إذا قمنا بتوصيل عبء خارجي بين قضيب الزنك المركزي وجدار الحاوية النحاسية الخارجية، تبدأ الإلكترونات في التدفق من قضيب الزنك إلى الحاوية النحاسية.

في خلية دانييل، يمكننا تجنب العيب الرئيسي للقطبية الذي يعتبر العيب الرئيسي في خلية فولتا. بما أن غاز الهيدروجين لا يتراكم على الأنود لأنه يشكل حمض الكبريتيك قبل الوصول إلى الأنود (جدار الحاوية النحاسية)، لن يكون هناك طبقة من الهيدروجين تتشكل على الأنود لتمنع رد فعل الاختزال.

بيان: احترم الأصلي، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى التواصل لإزالة المحتوى.