الفرق بين الخلية الجلفانية والخلية الالكتروليتية
سنعرض اليوم الفرق بين الخلية الجلفانية والخلية الالكتروليتية، فالخلية الجلفانية هي عبارة عن دمج الكيمياء مع الكهرباء لتشكل الخلية الكهروكيميائية، وتستخدم في مراجعة أمراض داء السكري، حيث تتم فيها عمليات الأكسدة والاختزال. أما الخلية الالكتروليتية فتتأثر بتفاعلات الأكسدة، ولكنها تتلقى التيار الكهربائي من مصدر خارجي، ولمعرفة المزيد من المعلومات حول الفرق بين الخلية الجلفانية والخلية الالكتروليتية، تابعوا معي مقال اليوم.
الفرق بين الخلية الجلفانية والخلية الالكتروليتية
- تتم عملية تحويل الطاقة الكيميائية إلى كهرباء في الخلية الجلفانية، بينما يحدث العكس فيالخلايا الإلكتروليتية حيث يتم تحويل الكهرباء إلى طاقة كيميائية.
- تحدث العمليات الكيميائية للاختزال والأكسدة بشكل طبيعي في الخلايا الجلفانية لتسهيل حركة الإلكترونات عبر الموصل، ولكن في الخلايا الإلكتروليتية تتم هذه العمليات الكيميائية بواسطة مصادر خارجية.
- تتكون أقطاب الخلية الجلفانية من قطبين غير متشابهين ولكنهما مغمورين ويتم الفصل بينهما بجسر ملحي، أما أقطاب الخلايا الإلكتروليتية تتكون من قطبين كهربائيين ويتم التوصيل بينهما بمصدر للتيار المستمر، ويتكون المنحل بالكهرباء من محلول مائي، ربما يكون مذاب في القلويات أو الأحماض أو حتى الأملاح.
- تتمثل الخلايا الجلفانية في شكل البطاريات، نظرًا لأنها تمثِّل مصدرًا رئيسيًا للتيَّار الكهربائي، بينما تستخدم الخلايا الإلكتروليتية في صناعة الطلاء الكهربائي، وتستخدم في الأغراض التجارية لبعض الغازات مثل الأكسجين أو الهيدروجين، بالإضافة إلى مشاركتها في طريقة استخراج بعض المعادن النقية.
- تتألف أقطاب الخلية الجلفانية من القطب الموجب والذي يسمى الكاثود، والقطب السالب والذي يسمى الأنود. أما في الخلية الإلكتروليتية فإن الأمر معكوس، حيث يكون القطب السالب هو الكاثود، والقطب الموجب هو الأنود.
- تحدث عمليات التأكسد في الكاثود، وهو القطب الموجب في الخلية الجلفانية، بسبب وجود فائض من الشحنات السالبة. يحدث بالتالي عملية الاختزال التي تؤدي إلى تراكم الشحنات الإيجابية. أما في حالة الخلية الكهربائية، فإن عملية الاختزال تحدث في القطب السالب بواسطة مصدر خارجي للتيار لتحفيز التفاعل. وتحدث عملية التأكسد عند الأنود، وهو القطب الموجب.
الخلية الجلفانية
- تتم توليد الكهرباء عن طريقها، وتحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية.
- ينتج التيار المستمر من عمليات الأكسدة والاختزال.
- تتكون الخلية من أنصاف خليتين.
- تتألف نصف الخلية من مجموعة من المعادن التي تكون مغمورة في المحلول بالكهرباء.
- يتطلب المنحل اتصالًا بالكهرباء وقطب موصل.
- تعتمد سلوك المعادن على التفاعلات التي تحدث فيها في المحلول الكهربائي.
الخلية الالكتروليتية
- يمكن توليد الكهرباء من خلال دائرة كهربائية مغلقة عن طريق توصيل جميع الأقطاب الكهربائية في الدائرة الكهربائية.
- يحدث تفاعلات كيميائية داخل الخلية الإلكتروليتية تمتص الحرارة.
- يتم تحفيز الأقطاب الكهربائية تلقائيًا عندما يتم تعريض المعدن والمحلول الكهربائي للتيار الكهربائي.
- يمكن توليد التيار الكهربائي بشكل عفوي من خلال التفاعل الكيميائي ، ولكن يتم ذلك في الخلية الجلفانية.
- يمكن توليد التيار الكهربائي عن طريق دائرة كهربائية مغلقة بالترابط مع مصادر الطاقة الخارجية، ويكون ذلك بسبب أن الجهد الخارجي أكبر من القوة الكهربائية.
- تعمل الأقطاب الكهربائية على قيادة التيار في الاتجاه المعاكس للاتجاه التلقائي الذي يتدفق به الكهرباء في الخلية، ولذلك يجب أن تكون التفاعلات الكهربائية الخاصة بالأقطاب على عكس الاتجاه التلقائي للتيار في الخلية، ويُسمى ذلك بالعمليات القسرية.
- يتم توليد التيار في الخلية الكهروكيميائية من مصادر خارجية للتيار.
مفهوم أنصاف الخلايا
يعد نصف الخلية هو عبارة عن أحد أقطاب الخلية التي تتكون من قطبين، التي تتكون من شكل صلب على هيئة معدن بداخل المحلول الملحي، حيث يعمل على توصيل الكهرباء، فعند تطبيقه في الخلية الجلفانية حيث تحدث عمليات الأكسدة في الأقطاب الموجبة، ويتم توصيلها بأنصاف الخلية الأخرى ليحدث التفاعل الكهربائي، عن طريق محلول ملحي.
على سبيل المثال، يجب وجود أقطاب موجبة وسالبة وهما الأنود والكاثود لتشغيل البطاريات، لتحدث عمليتي الأكسدة والاختزال.
الفرق بين الخلية الجلفانية وخلية التحليل الكهربائي
تعتبر خلية التحليل الكهربائي هي نفس الخلية الإلكتروليتية، ويمكن تلخيص الفرق بين الخليتين في النقاط التالي:
- يتم إنتاج الكهرباء في الخلايا الجلفانية عن طريق عمليات الأكسدة والاختزال، أما في وحدة التحليل الكهربائي فتتم بواسطة مصادر خارجية.
- تتم عمليات التفاعل في الخلايا الجلفانية بشكل طبيعي، ولكن في خلية التحليل الكهربائي، يتم تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية بشكل غير طبيعي.
- تتكون أنصاف الخلايا في حاويات مختلفة داخل الخلايا الجلفانية، بينما تتكون من نفس الحاوية في خلية التحليل الكهربائي.
- يوجد تشابه بينهما في الحاجة إلى المحلول الملحي لتوليد الكهرباء، وتكوينهما من أنصاف الخلايا مع وجود القطب السالب والموجب، إلا أنها تختلف في مواقعهما.
- تحصل الخلية الجلفانية على الإلكترونيات عن طريق الأنود والكاثود، والأنواع التي تتأكسد في كل منهما، وفي حالة التحليل الكهربائي، يتم تزويدها بالإلكترونيات من خلال البطارية الخارجية، وتدخل الإلكترونيات عبر الكاثود وتخرج من الأنود.
تعريف جهد الخلية
يشير مصطلح الجهد إلى العمل الذي يتم على نقل الشحنات داخل المجال الكهربائي غير المحدود بين نقطتين غير متصلتين، ويتم تحديده بفارق الجهد بين القطبين السالب والموجب في الخلية الكهروكيميائية.
الفارق بين الخلية الجلفانية والخلية الإلكتروليتية يمكن اختصاره في أن هناك بعض التفاعلات التي تنتج التيار الكهربائي بشكل عفوي في الخلية الجلفانية، بينما تتم هذه التفاعلات بشكل غير عفوي في الخلية الإلكتروليتية.