بحث عن الخلايا الجلفانية .. وسبب تسميتها بهذا الاسم

الخلية الجلفانية” أو “الخلية الفولطية” هي خلية كهروكيميائية تستخدم تفاعلات الأكسدة والاختزال التلقائي داخلها لتوليد الطاقة الكهربائية، وتتكون بشكل عام من معادن مختلفة مغمورة في منحل كهربائي أو من خلايا نصف فردية معدنية متصلة بواسطة جسر من الملح أو مفصولة بغشاء مسامي

فولتا هو مخترع البطارية الفولتية التي تولد الكهرباء، وأصبحت كلمة `البطارية` تشمل عادةً خلية جلفانية واحدة، لكن البطارية الحقيقية تتكون من خلايا متعددة .

اسباب تسمية الخلايا الجلفانية وتاريخ انشائها

في العام 1780، اكتشف لويجي جالفاني أن وضع معدنين مختلفين، مثل النحاس والزنك، في جزئين مختلفين من عضلة ساق الضفدع، ثم ربطهما سويا لإغلاق الدائرة، يؤدي إلى انقباض ساق الضفدع، وأطلق على هذه الظاهرة اسم “الكهرباء الحيوانية”. وساق الضفدع، بالإضافة إلى كونها مكشافا للتيار الكهربائي، هي أيضا المنحلة بالكهرباء (باستخدام لغة الكيمياء الحديثة). وبعد عام من نشر عمله في عام 1790، أظهر أليساندرو فولتا أن الضفدع ليس ضروريا لتوليد التيار الكهربائي، وذلك باستخدام كاشف يعتمد على القوة، وورق مملوء بمحلول ملحي (بدلا من الضفدع) .

في وقت سابق، قام فولتا بوضع قانون السعة مع أجهزة الكشف عن القوة. في عام 1799، اخترع فولتا البطارية الفولطية، وهي بطارية مكونة من خلايا جلفانية، تتكون كل خلية منها من قرص معدني وطبقة بالكهرباء وقرص من معدن مختلف. قام فولتا ببناء البطارية بالكامل من مواد غير بيولوجية ليتحدى نظرية جالفاني ونظرية الكهرباء الحيوانية التي اقترحها ليوبولدو نوبيلي، وذلك لصالح نظريته الخاصة بالكهرباء المعدنية في مجال التلامس. بدوره، صنع كارلو ماتيوتشي بطارية من المواد البيولوجية بالكامل تجاوبا مع اختراع فولتا. يتميز عرض الكهرباء المتصل في بطارية فولتا برقم يسمى الآن وظيفة عمل القطب، والتي تجاهلت التفاعلات الكيميائية في واجهات الإلكتروليت والكهرباء، والتي تشمل تشكيل الهيدروجين على المعدن النبيل في كومة فولتا .

الوصف الأساسي للخلايا الجلفانية

بأبسط صورتها، تتألف نصف الخلية من مادة صلبة (تسمى القطب الكهربائي) غارقة في محلول يحتوي على كاتيونات (+) من المادة الكهربائية وأنيونات (-) لتوازن شحنة الكاتيونات. تتكون الخلية الكاملة من نصفي خلية، عادة يتم ربطهما بغشاء شفاف أو جسر ملحي يمنع أيونات المادة الأكثر نبلا من الترسيب في القطب الآخر. مثال محدد هو خلية دانييل التي تحتوي على نصف خلية زنك تحتوي على محلول كبريتات الزنك ونصف خلية نحاس تحتوي على محلول كبريتات النحاس. يستخدم الجسر الملحي هنا لإكمال الدائرة الكهربائية

النتائج التي حدثت من خلال تجربة الخلايا الجلفانية

عندما يتم توصيل قطبي النحاس والزنك بموصل كهربائي خارجي، يتم ذوبان الزنك من قطب الزنك في المحلول كأيونات Zn2+ (الأكسدة)، ويتم إطلاق الإلكترونات التي تدخل الموصل الخارجي. ولتعويض زيادة تركيز أيونات الزنك، تتحرك أيونات الزنك عبر الجسر المالح وتدخل في نصف خلية الزنك. أما في النصف النحاسي للخلية، فإن أيونات النحاس تتم تغليفها على قطب النحاس (الاختزال)، وتتغذى الإلكترونات المتبقية إلى الموصل الخارجي .

في المقابل القطب الكهربائي الزنك هو الأنود بالإضافة إلى ذلك ، تتدفق الإلكترونات عبر الموصل الخارجي ، وهو التطبيق الأساسي للخلية الجلفانية . وكما نوقش في إطار جهد الخلية فإن  اختلاف إمكانات نصف الخلية ، وهو مقياس لسهولة الذوبان النسبي . من القطبين في المنحل بالكهرباء . يعتمد على كل من الأقطاب الكهربائية وعلى المنحل بالكهرباء ، وهذا مؤشر على أن emf هو مادة كيميائية بطبيعتها .