كهرل

كهرل أوإلكتروليت بالإنگليزية: Electrolyte هوأي مادة تحتوي على أيونات حرة تشكل وسطا ناقلا للكهرباء. مثال للكهرل محلول مائي من حامض الكبريتيك. يتألف من أيونات الهيدروجين الموجبة و[ كب أ4 ] (SO4) ذات الشحنة السالبة في المحلول. والكهرل هوعضومن ثلاثة أعضاء لازمة للتوصيل الكهربائي في دائرة وهي في حالة الخلية الجلفانية مثلا : لوح نحاس + لوح زنك + كهرل. تُعهد الكهارل بالمحاليل الأيونية. ويوجد منها الكهارل المنصهرة والكهارل الصلبة كما في البطارية الجافة.

يستعمل الكهرل في البطاريات، كما يستعمل في الطلاء الجلفاني بالمعادن مثل الطلاء بالمضى والطلاء بالزنك وغيرها.


مقدمة

تقسم موصلات التيار الكهربائي إلى موصلات الكترونية أوموصلات من النوع الأول ، وموصلات أيونية أوموصلات من النوع الثاني.

تدخل في عداد موصلات النوع الأول الفلزات في الحالتين الصلبة والمصهورة . ويتم نقل الكهرباء فيها من جراء حركة الكترونات الغاز الألكتروني (البندان 45 و50) . أما سبب حدوث الموصلية (conductivity) الفلزية ، فيعود إلى وجود هذه الألكترونات ، التي تنتقل بسهولة من ذرة إلى أخرى داخل الفلز . وتتصف موصلات النوع الأول بأن مرور التيار فيها لا ترافقه تغيرات كيميائية في المادة .

تنتمي إلى موصلات النوع الثاني بعض محاليل الأملاح والأحماض والقواعد وكذلك بعض المواد ، وبصورة رئيسية الأملاح الموجودة في حالة مصهورة . ويتم نقل الكهرباء فيها عن طريق حركة الأيونات الموجبة والسالبة على حد سواء . هذا وتوجد أيضا مواد تتمتع بموصلية مختلطة .

ينطق غالبا بأن مرور التيار خلال موصلات النوع الثاني ترافقه عمليات كيميائية تنطوي تحت اسم عام هوالتحليل بالكهرباء (electrolysis) . ولكن هذا القول ليس سليما تماما . فمرور التيار عبر المحلول لايسبب أية تحولات كيميائية . ولكن التيار يصل دائما من المنبع بواسطة سكل فلزي ، أي عن طريق موصل من النوع الأول اذن ففي الأماكن ، التي تتغير فيها آلية نقل التيار تتفرغ (كليا أوجزئيا) أيونات الألكتروليت ، أوعلى العكس ، فقد تكسب الذرات المحايدة أوالمجموعات الذرية ، شحنة ما . وهذه العمليات بالذات ترافقها تحولات كيميائية . وعلى هذا الأساس تحدث التحولات الكيميائية على الالكترودات دائما.

يمسى الالكترود الموجب في عملية التحليل بالكهرباء بالأنود ، ويسمى الالكترود السالب بالكاثود . ولقد أطلق اسم الأنيونات (من اليونانية وتعني الذاهب نحوالأنود) على الأيونات السالبة نظرا لأنها تتحرك باتجاه الأنود . وسميت الأيونات الموجبة بالكاثيونات (الذاهبة نحوالكاثود) . كان الاعتقاد سائدا في أول الأمر بأن الأيونات تتكون في المحلول (أوالصهارة) تحت تأثير التيار الكهربائي . ولكن هذاالاعتقاد لم تثبت صحته . إذ توجد الأيونات في المحاليل (أوالصهارات) الموصلة للتيار الكهربائي بغض النظر عن مرور التيار فيها . وتسمى المواد التي توجد كلها أوجزء منها على شكل أيونات في المحلول (أوالصهارة) بالالكتروليتات (electorylytes) .


فرضية التحلل الالكتروليتي

في عام 1805 شرح العالم اللتواني ف. جروتوس نظريته حول التحليل بالكهرباء ، ونطق بأن جسيمات المواد المذابة تتألف من أجزاء موجبة وسالبة ، وأن هذه الأجزاء تتوجه بشكل قانوني تحت تأثير المجال الكهربائي حيث تتوضع على هيئة سلاسل يتجه فيها الجزء الموجب من جميع جسيم نحوالكاثودبينما يتجه الجزء السالب نحوالأنود . وتحت تأثير التيار تتفكك الجسيمات القريبة من الألكترودات وتقدم إلى هذه الأخيرة أيونات مناظرة . أما الأجزاء المتبقية منها ، فتدخل في تبادل مع الجسيمات التالية . ولقد كانت هذه الآراء مع بعض التغيرات التي طرأت عليها متعارفا عليها حتى الثمانينات من القرن الماضي . وفي عام 1881 أثبت ن. كايندر حتى هناك توازيا (parallelism) بين الفاعلية الكيميائية لمحاليل الأحماض المائية وموصليتها الكهربائية ، كما برهن أيضا على حتى الأحماض تتمتع بأعلى فاعلية كيميائية وأكبر موصلية كهربائية جزيئية في المحاليل المخففة جدا ، وأن تأثير طبيعة المذيب واحد على جميع من (الطاقة الكيميائية للأجسام) والموصلية الكهربائية لمحاليلها . وقد قدم كايندر رأيا حول إمكانية تفكك جزيئات الأحماض في المحلول حيث نطق بهذا الصدد إذا (كمية الجسيمات التي اكتسبت قدرة على التبادل (تدعوها بالجسيمات المنفصلة) في حجم معين من محلول الحامض تتناسب مع كمية المذيب المضاف ، وإن الجسيمات المنفصلة هي وحدها التي تتفاعل) .

إن جميع هذه الأعمال وغيرها مهدت الطريق أمام ظهور فرضية التفكك الكهربائي ، التي وضعها _عام 1887) س. أرينيوس .

اعتمد إثبات فرضية التفكك على المقارنة بين : (1) قدرة المحاليل المائية المخففة للملاح والأحماض والقواعد على توصيل التيار الكهربائي . (2) الانحرافات المنتظمة لبعض خواص هذه المحاليل (كدرجة التجمد ودرجة الغليان وضغط البخار المشبع والضغط الأوزموزي وغيرها) من مثيلاتها في المحاليل المخففة الأخرى . ومن السهل حتى يتكون تواز من الناحية الكمية أيضا بين هذه الانحرافات في الخواص ، والقدرة على توصيل التيار الكهربائي . هذا وإن المحاليل التي تظهر انحرافات أكبر في الخواص المذكورة تتمتع ، بوجه عام ، بموصلية كهربائية أكبر أيضا .

وبناء على فرضية التفكك الكهربائي ، فإن جزيئات الأملاح والأحماض والقواعد تتعرض أثناء ذوبانها في الماء إلى تفكك تتحول من جرائه إلى أيونات .

أتاحت فرضية أرينيوس إمكانية تفسير الكثير من المزايا في الخواص الكيميائية لمحاليل الالكتروليتات (كتفاعلات الحلمأة وأهمية هجريز الأيونات الأيدروجينية وغيرها) . إذ تبين حتى ماتعطيه هذه الفرضية من علاقات كمية بين مختلف خواص المحاليل كالموصلة الكهربائية ودرجات التجمد وغيرها تتفق مع المعطيات التجريبية (وإن كان هذا لايسري على جميع الألكتروليتات) . ولقد ساعد ذلك إلى حد كبير على الاعتراف بصحة المبادئ الأصلة لهذه الفرضية . ولكن محلول الالكتروليبت يعتبر حسب فرضية أرينيوس كخليط ميكانيكي مؤلف من جزيئات المذيب وأيونات وجزيئات الالكتروليت ، أي حتى هذه الفرضية لم تأخذ بعين الاعبتار التأثير المتبادل بين جميع هذه الجسيمات ، ولهذا فقد بقي الجوهر الأساسي للظاهرة بدون توضيح .

ساعدت أعمال ى. كابلوكوف ونرنست وجونس وغيرهم على تطور فرضية التفكك الكهربائي . ويعود الفضل الأكبر في صياغة الفكرة السليمة حول التأثير المتبادل بين الجسيمات في محاليل الألكتروليتات إلى أعمال كابلوكوف . فلقد أكد هذا الأخير معتمدا على نظرية المحاليل لمنديلييف بأن الأيونات تستطيع الدخول في تفاعل مع الماء مكونة ايدرات (ذات هجريب متغير) . وخط كابلوكوف في اطروحته للدكتوراه (عام 1891) مايلي : (حسب اعتقادي ، فإن الماء بتفكيكه لجسيمات الجسم المذاب ، يدخل مع الأيونات في مركبات غير ثابتة ، بينما يرى أرينيوس حتى الأيونات تتحرك بحرية ، وذلك على غرار الذرات المستقلة ، التي تنشأ أثناء أثناء تفكك جزيء الهاليدات عند درجة حرارة مرتفعة) . ولقد أكد التطور اللاحق للفهم بشكل تام صحة هذا الاستنتاج الذي وضعه ى. كابلوكوف .

لاتحدث ظاهرة التفكك الكهربائي في المحاليل المائية فقط . ففي المدذيبات الأخرى وخاصة التي تتمتع بثابت عزل كبير (بما فيها المذيبات العضوية) يحدث تفكك كهربائي للألكتروليت المذاب . ولا شك في حتى ظاهرة التفكك مرتبطة في هذه الحالات بالتأثير المتبادل بين أيونات الألكتروليت وجزيئات المذيب والذي يرافقه ظهور متذاوبات (solvates) على شكل مركبات تغيرة الهجريب . غير حتى الدراسة المنتظمة لخصائص البناء الداخلي وخواص المحاليل اللامائية للألكتروليتات بدأت بصورة رئيسية في السنوات الأخيرة فقط (أعمال ك. ميشنكووغيره) . وسيكون الاهتمام الرئيسي في هذا الباب موجها نحوالمحاليل المائية للألكتروليتات نظرا لأنها مدروسة بصورة أفضل ولأنها تستخدم عمليا على نطاق أوسع وذلك بالمقارنة مع المذيبات الأخرى .

الأهمية الفسيولوجية

القياس

تأين الالكتروليتات أثناء الذوبان . مسببات التفكك الكهربائي

بقيت فرضية التفكك الكهربائي فترة طويلة دون حتى تحظى بقبول عام بالرغم من التطابق الجيد بين النتائج الكثيرة التي تقدمها والحقائق المعروفة . ويعود السبب الرئيسي في ذلك إلى أنه لم يكن بالإمكان استنادا إلى الأفكار التي كانت شائعة في القرن الماضي حول الذرات باعتبارها جسيمات لاتقبل التجزئة فهم سبب وجوهر هذه الظاهرة ، ولم يكن بالإمكان تفسير الاختلاف الكبير بين خواص الذرة المحايدة وخواص الأيون الناتج منها . وكان من نتيجة تطور النظريات الالكترونية للتكافؤ حتى ثبت حتى البنية الالكترونية للأيون تختلف عن البنية الالكترونية للذرة المحايدة وبالتالي فإن خواصهما مختلفة . ونحن الآن نعتبر من الأمور البديهية حتى أيون الصوديوم لا يتمتع بنفس الخواص ، التي تتصف بها ذرته المحايدة . كما نفهم حتى الخواص الكيميائية لذرة الصوديوم تتوقف على احتوائها على الكترون واحد ضعيف الارتباط بها ، وأن هذا الالكترون غير موجود في أيون الصوديوم .

وقد توضحت الأسباب الفيزيائية لظاهرة التفكك الكهربائي نفسها وذلك بالاعتماد على النظرية الالكترونية للتكافؤ . لاتحتوي جزيئات أوبلورات المركبات ذات الرابطة الايونية على الذرات المحايدة للعناصر ، وإنما تتألف من أيونات هذه العناصر . فمثلا ،قد يكون كلوريد الصوديوم في المحاليل المائية أوفي أية حالة أخرى على شكل أيونات Na+ وCI- . وتتألف بلورة ملح الطعام وجزيئات NaCI الموجودة في البخار من هذه الأيونات أيضا . وعلى هذا ، فإن تطور النظرية الالكترونية للتكافؤ قد أراح فرضية التفكك الكهربائي من مهمة تفسير عملية تشكل الأيونات في المركبات الأيونة وذلك لأنه أثناء ذوبان هذا الألكتروليت يتم انفصال الأيونات وليس تشكلها . ويحدث انتنطق الأيونات إلى المحلول من جراء التفاعل المتبادل بينها وبين جزيئات المذيب وبنتيجة تشكل الروابط بين الأيون وجزيئات المذيب (تذاوب الأيونات) أوالماء في حالة خاصة (إماهة الأيونات) .

عند ذوبان المواد ، التي تتمتع بجزيئات شديدة القطبية (H2SO4 مثلا) تضعف الرابطة بين قسمي الجزيء المشحونين بشحنتين متعاكستين ويحدث استقطابها ، ويؤدي ذلك إلى تشكل الأيونات . ويمكن تفسير ذلك بأن قوة التجاذب الأستاتي الكهربائي بين الأيونات تضعف في وسط ذي ثابت عزل كبير) . وهي تساوي حسب قانون كولون ما يلي :

                                                   = e1  e2	
                                                   r²	

يكون ثابت العزل عاليا في المذيبات ، التي تتمتع بقدرة تفككية جيدة في حين نرى حتى المذيبات ، التي تملك ثابت عزل منخفضا (كالبنزول وغيره) لاتتمتع ، كقاعدة عامة ، بقدرة تفككية .

ولقد ساعد التطور اللاحق لفهم البنية القطبية للجزيئات ، إلى حد ما ، على اكتشاف أهمية ثابت العزل في هذه الحالة ، ذلك لأن السوائل ذات الجزيئات الشديدة القطبية هي عادة التي تتمتع بثابت عزل كبير .

تنجذب جزيئات المذيب (الماء مثلا) القطبية من قبل الأيونات وتتوجه بالقرب منها (الشكل 137) وذلك تحت تأثير المجالات الكهربائية التي تختلقها أيونات الألكتروليت . وهذه الجزيئات تجذب بدورها الأيونات نحوها حيث تضعف بذلك الرابطة الكائنة بين هذه الأخيرة . وبنفس الصورة تؤثر الجزيئات المذكورة على الأيونات التي تتكون منها شبكة البلورة الأيونية (الشكل 138) .

بيد حتى الأمر لايقتصر على ذلك . إذ عندما يحدث التفكك في مذيبات تستطيع جزيئاتها تشكيل روابط ايدروجينية وتناسقية فإن هذا النوع من التأثير المتبادل بين جزيئات المذيب وجسيمات الالكتروليت يمكن حتى يؤثر تأثيرا ملموسا على سير العملية . ففي المذيبات ذات القدرة التفككية العالية (HF , H2O) يلعب غالبا هذا التأثير المتبادل دورا أساسيا في عملية التفكك .

وكما رأينا سابقا (البند 25) ، فإن الرابطة عن طريق ذرة الأيدروجين تتكون من ذرات العناصر الأكثر سلبية كهربائية . فجزيئات الماء تتمتع بقدرة على تشكيل رابطة أيدروجينية ليس فقط فيما بينها وإنما مع جزيئات أخرى تحوي ذرات من عناصر شديدة السلبية الكهربائية . وفي مثل هذا التأثير المتبادل تستطيع جزيئات الماء عن طريق ذرتها الأيدروجينية حتى ترتبط مع ذرات أكثر سلبية في جزيئات أخرى ، أوأنها ، على لاعكس ، ترتبط مع ذرة أيدروجين لجزيء آخر عندما تمل هذه الذرة شحنة موجبة كبيرة حيث تحمل بهذا الشكل من قطبية رابطته مع الجزيء . وفي الحالة الأخيرة يستطيع جزيء الماء حتى يجذب نحوه هذا الأيدروجين على شكل أيون موجب مكونا بذلك أيون الأيدرونيوم H2O+ (البند 25) . ويتمتع الماء بفضل هذا التأثير المتبادل بالذات بقدرة على إحداث تفكك شديد لبعض المواد ، التي تتبلور في شبكات جزيئية ، وليس في شبكات أيونية (مثل HCI) . وعلى هذا يتفكك كلوريد الأيدروجين في الكحول الإثيلي بدرجة قوية بينماقد يكون تفككه في ثنائي نيتروبنزول ضعيفا جدا بالرغم من حتى ثابتي العزل لهذين المذيبين لايختلفان إلا قليلا .

يتم الشغل اللازم لفصل الأيونات أثناء الذوبان بصورة رئيسية على حساب تذاوبها (الذي يرافقه انخفاض في الجهد الأيسوباري للجملة) .

إن مثل هذا التأثير المتبادل مع جزيئات المذيب ليس صفة خاصة بالجزيئات الأيونية فحسب بل وتتصف به أيضا ، وإن كان ذلك بدرجة أضعف ، الجزيئات ذات الرابطة الشديدة القطبية ، ويؤدي هذا التأثير المتبادل إلى تفكك الجزيء إلى أيونات . وقد يطرأ الضعف الشديد على الروابط الشديدة القطبية فقط . ولهذا فإن حامض الخليك يتفكك إلى حد ما أثناء ذوبانة في الماء مكونا أيونات من الأيدروجين في حين نرى حتى الكحولات والسكر لا تتمتع عمليا بمثل هذه القدرة على التفكك .


إماهة وتذاوب الأيونات في المحلول

إن الأفكار المعروضة حول آلية تشكل المحلول الأيوني تجبر على الاعتراف بوجود تأثير متبادل شديد بين جزيئات المذيب والأيونات سواء في عملية الذوبان أوفي المحلول نفسه . ولقد تأكدت إماهة الأيونات في المحاليل المائية بفضل أبحاث كابلوكوف وجونس وغيرها . فهي تبرز في جميع خواص هذه المحاليل . ومن نتائجها نذكر قدرة الكثير من الألكتروليتات على ربط كمية ما من الماء عند انفصالها من المحاليل حيث تكون على شكل ماء متبلور . وإماهة الأيونات بالذات هي التي تعرقل ضم الأيونات وتحولها إلى جزيئاتمن حديث . ويكون التأثير المتبادل الأيوني ثنائي القطب أشد ما يمكن عند إماهة الأيونات الموجبة ، التي تتمتع بنصف قطر صغير (مثل Li+) وخاصة الأيونات التي تتمتع في آن واحد بنصف قطر صغير وبشحنة كبيرة (مثل A1³+) .

تظهر علاقة درجة إماهة الأيونات بأبعادها واضحة لدى مقارنة الموصلية الكهربائية عند مختلف الألكتروليتات . إذ من الممكن التسقط بأنه طالما حتى أنصاف الأقطار الأيونية للكاثيونات تزداد في الحالة البلورية من Li+ إلى Cs+ ، فإن أشدها توصيلا للتيار الكهربائي هوكلوريد الليثيوم وأضعفها هوكلوريد السيزيوم . وهذا ما تؤكده مقارنة الموصلية الكهربائية عند الكلوريدات المصهورة.

بيد حتى الأمر على عكس ذلك في المحاليل المائية . فالأيون Li+ يتميه بدرجة أكبر نظرا لصغر حجمه ، وهذا يخفض كثيرا سرعة انتنطقه في المحلول مما يجعل الموصلية الكهربائية لكلوريد الليثيوم أقل منها عند الكلوريدات الأخرى . أما القول بأن درجة إماهة Li+ أكبر من غيرها فيؤكده كون حتى حرارة إماهته كبيرة.


يوضح الجدول التالي الموصلية الكهربائية لكلوريدات الفلزات القلوية:


الأيون نصف القطر أيون الفلز °A الموصلة الكهربائية *
LiCI 0.60 166.6 92.1
NaCI 0.95 135.5 102
KCI 1.32 103.5 122.4
CsCI 1.69 66.7 125.2


  • في الحالة المصهورة في محلول مائي هجريزه 0.01 عياري.

تعهد حرارة الإماهة (أوطاقة الإماهة) بأنها كمية الطاقة التي توافق عملية انتنطق الأيونات من الحالة الغازية إلى المحلول .

ولكي نبين بصورة أوضح الأهمية الكبيرة لعمليات الإماهة نلتفت إلى عملية ذوبان بلورة أيونية ككلوريد البوتاسيوم مثلا . نحن نفهم حتى مجرد الفرك البسيط للسطح وتحويله إلى مسحوق يحتاج صرف كمية كبيرة من الطاقة . ومن الواضح أنه ينبغي صرف طاقة أكبر بكثير كي يفصل الملح إلى أيونات مستقلة . وتبلغ كمية الطاقة هذه في حالة كلوريد البوتاسيوم 170 كيلوثمن / مول . إذن فمن أين تؤخذ هذه الكمية الكبيرة من الطاقة اللازمة لفصل الأيونات عن البلورة أثناء ذوبان كلوريد البوتاسيوم في الماء ،يا ترى؟ إذا هذه العملية تتم أساسا على حساب طاقة إماهة الأيونات . وتعادل هذه الطاقة من أجل كلوريد البوتاسيوم حوالي 81 + 84 = 165 كيلوثمن / مول (الجدول 34) وبالتالي فهي تغطي بالعمل القسم الأكبر من الطاقة الضرورية لفصل الأيونات منالبلورة . أما الكمية المتبقية والبالغة 170 – 165 =خمسة كيلوثمن / مول ، فتغطي على حساب طاقة الحركة الحرارية ، كما حتى الذوبان يرافقه امتصاص حرارة من الوسط المحيط .

تتعرض الطبقات الالكترونية في الأيونات نفسها إلى تشوهات ملموسة (استقطاب الأيونات) أثناء الإماهة . ومن المعروف جيدا ، على سبيل المثال ، حتى لون المحاليل الحاوية على أيونات النحاس أوالكوبلت يتوقف على إماهتها .

تستطيع أيونات الالكتروليت ربط جزيئات المذيب في المحاليل اللامائية أيضا . وتقوم متذاوبات الأيونات مقام أيدرات الأيونات في هذه الحالات .

إن الكمية الكبيرة من الطاقة المنطلقة أثناء إماهة (أوتذاوب) الأيونات تسهل إلى حد كبير عملية تفكك الالكتروليت الماصة للحرارة ، كما تثبت ، بالإضافة إلى ذلك ، الأيونات حيث تعرقل عملية انضمامها المتبادل العكسية .

يوضع الجدول التالي حرارة إماهة الأيونات (كيلوثمن / جرام – أيون):

NH4+||78||Ba²+||320|| || |
الأيون حرارة الإماهة الأيون حرارة الإماهة الأيون حرارة الإماهة
H+ 265 Rb+ 75 OH- 122
Li+ 127 CS+ 67 F- 116
H3O+ 110 Mg²+ 496 CI- 84
Ag+ 117 Mg²+ 467 Br- 76
Na+ 101 Cd²+ 439 NO3- 74
K+ 81 Ca²+ 386 I- 67
TI+ 82 Sr²+ 353 SO4²+ 265

الالكتروليتات القوية والضعيفة . خواص محاليل الالكتروليتات الضعيفة

تقسم الالكتروليتات من حيث قدرتها على التفكك إلى الكتروليتات قوية والكتروليتات ضعيفة .

تنتمي إلى الالكتروليتات القوية الأحماض القوية والقواعد القوية والقسم الأكبر من الأملاح . ولايقتصر التصنيف هنا على الأملاح المتكونة من قاعدة قوية أوحامض قوي وإنما يشتمل في أغلب الأحيان على الأملاح المتكونة من قاعدة ضعيفة وحامض ضعيف . تتبلور غالبية الالكتروليتات القوية في بلورات ذات شبكة أيونة ، ويطلق غالبا اسم الالكتروليتات القوية على هذه المواد فقط .

تدخل في عداد الالكتروليتات الضعيفة ، قبل جميع شيء ، الأحماض الضعيفة والقواعد الضعيفة وبعض الأملاح أيضا . وتدخل ضمن هذه الفئة غالبية الأحماض العضوية والفينولات والأمينات وحامض الكربونيك وحامض الايدروسيانيك وبعض الأملاح أيضا مثل كلوريد الزئبق وسيانيد الزئبق وغيرها .

وبناء على المعطيات الحديثة ، فإن الالكتروليتات القوية تتفكك بأكملها عمليا إلى أيونات في المحاليل المتنوعة الهجريز (يستثنى من ذلك المحاليل ذات التراكيز الكبيرة جدا وذلك بالنسبة إلى بعض الالكتروليتات) . (سنقوم بدراسة الالكتروليتات القوية في البند 158 والبنود التي تليه) .

إن عملية تفكك الالكتروليتات الضعيفة عملية عكوسة ، ذلك لأن الأيونات المتنوعة في الإشارة تستطيع عند التقائها في المحلول حتى تنضم من حديث متحولة إلى جزيئات . وتمثل عملية التفكك بالنسبة إلى الكتروليت من النوع B²A بالمعادلة :

                                             2B + A²-        B²A 
                                   		

وهنا أيضا يتحقق التوازن كما هوالحال في أية عملية عكوسة . إذ يمكن حتى يعبر عنه كميا بثابت التوازن (ثابت التفكك Kd) الذي يتعين من أجل المحاليل المخففة لهذا الالكتروليت B2A بالعلاقة :


(XII. 1) Kd = C²B +  CA²- Cm

حيث ترمز cB+ وcA²- وcm إلى تراكيز الأيونات المناظرة وجزيئات الالكتروليت غير المفككة .

تنطبق (XII. 1) على الالكتروليتات الضعيفة في المحاليل المخففة . أما في المحاليل الأكثر هجريزا أوعندوجود الكتروليتات أخرى بهجريز كبير ، فمن الضروري استخدام الفاعليات بدلا من التراكيز . ففي هذه الحالات تأخذ العلاقة (XII. 1) الشكل التالي :

(XII. 2) Kd,a = a²B+  aA²-

                                       am 

حيث ترمز aB+ وaA²- وam إلى فاعلية الأيونات وجزيئات الالكتروليت غير المتفككة . غالبا ما يطلق اسم ثابت التفكك الثرموديناميكي على ثابت التفكك المعين عن طريق الفاعليات بالمعادلة (XII. 2) . إلا أنه فهميا تضطر عند عدم توفر معطيات عن الفاعلية حتى تستخدم العلاقة (XII. 1) بدلا من العلاقة (XII. 2) وذلك من أجل المحاليل المركزة نسبيا . وقد يتغير Kd المحسوب بهذه الطريقة بتغير الهجريز . وهويسمى أحيانا بثابت التفكك الشرطي .

يتعين تغير الجهد الأيسوباري في تفاعل التفكك بمعادلتي أيسوثرم التفـاعل الكيميــائي (V III.29a) و(V III.32) اللتين تتضمان قيم الفاعلية :

                          - ΔGd = RT (In Kd,a – In   a'²B+    a'A²- )
                                  a'm

يتعلق هذا لاتغير بهجريب المحلول (تراكيز جميع من الالكتروليت المدروس وغيره من المواد المذابة في المحلول) ، وهويساوي في الظروف القياسية (a'B+ = a'A²- = a'm = 1)

(XII. 3) ΔG°d = - RT In Kd , a

وندرج في الجدول 35 ثوابت التفكك Kd,a (أوKd) لبعض الأحماض والقواعد .

يوضح الجدول التالي ثوابت التفكك Kd, a لبعض الأحماض والقواعد الضعيفة في المحاليل المائية وعند مراحل مختلفة من التفكك:

H2PO4 I 25||7.11 × 10-3|| || |
الالكتروليت فترة التفكك t°C Kd,a الالكتروليت فترة التفكك t°C Kd,a
CH3COOH I 25 1.754 × 10-5 H3PO4 II 25 6.34 × 10-8
HCIO I 18 2.95 × 10-5 H2BO3 III 25 1.26 × 10-12
HIO3 I 25 1.69 × 10-1 H3BO3 I 20 5.84 × 10-10
H2SO4 I 25 1.3 × 10-2 II 20 1.8 × 10-13
H2CrO4 I 25 (1.8 × 10-1) III 20 1.6 × 10-14
II 25 3.2 × 10-7 NH4OH I 25 (1.79 × 10-5)
  • ترمز الأرقام الموجودة ضمن الأقواس إلى ثوابت التفكك Kd

وللتعبير عن حالة الالكتروليت الضعيف في المحلول يستخدم إلى جانب ثابت التفكك مقدار آخر هودرجة التفكك a التي تتعين بالعلاقة :

              a =   عدد الجزيئــات المتفككة     
                    العدد الكلي للجزيئات المذابة 

إن ثابت التفكك مقدار خاص بالالكتروليت المدروس . فهويجب حتىقد يكون ثابتا عند درجة حرارة ثابتة وفي مذيب واحد . أما درجة التفكك ترمز إلى حالة الالكتروليت في محلول ذي هجريز معين فقط ، وهي تتغير بتغير هذا الهجريز . فحدثا ارتفع الهجريز ازداد احتمال التقاء الأيونات في المحلول وتحولهما من حديث إلى جزيئات غير متفككة . ولهذا تنخفض عادة درجة التفكك بارتفاع الهجريز . وباللقاء ، حدثا انخفض الهجريز ازدادت هذه الدرجة حيث تقترب من الواد أي من 100% .


المشروبات الرياضية

الكيمياء الكهربية

الإلكتروليتات الجافة

انظر أيضا

  • كهرل قوي
  • ITIES (Interface between Two Immiscible Electrolyte Solutions)

المصادر


اقرأ أيضا

  • كهرل قوي
  • ITIES (Interface between Two Immiscible Electrolyte Solutions)
  • خلية جلفانية
  • مصعد
  • كمون كيميائي
  • خلية كهربائية
  • بطارية الرصاص

الهامش

تاريخ النشر: 2020-06-07 09:44:57
التصنيفات: Articles needing additional references from October 2008, Articles with invalid date parameter in template, All articles needing additional references, كيمياء كهربية, اختبارات الدم, اختبارات لابول, كيمياء فيزيائي, فيزيولوجيا, موصلات إلكترونية, تحاليل دم, تحاليل بول, كيمياء فيزيائية, فسيولوجيا, Electrical conductors, كيمياء كهربائية

مقالات أخرى من الموسوعة

سحابة الكلمات المفتاحية، مما يبحث عنه الزوار في كشاف:

آخر الأخبار حول العالم

رئيس جامعة القاهرة يفتتح المهرجان الكشفي والإرشادي للجوالة

المصدر: موقع الدستور - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-02-22 09:20:39
مستوى الصحة: 47% الأهمية: 59%

وكيل تعليم مطروح يناقش تفعيل آليات التعاون مع البنك الأهلي

المصدر: موقع الدستور - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-02-22 09:20:43
مستوى الصحة: 55% الأهمية: 57%

تواصل عمل 8 قوافل طبية مجانية بالمحافظات ضمن «حياة كريمة»

المصدر: موقع الدستور - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-02-22 09:20:40
مستوى الصحة: 53% الأهمية: 60%

لجنة الطوارئ البريطانية «كوبرا» تجتمع لمناقشة تطورات أزمة أوكرانيا

المصدر: موقع الدستور - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-02-22 09:20:48
مستوى الصحة: 60% الأهمية: 54%

تزامنًا مع تعامد الشمس.. حقائق يجب معرفتها عن معبد أبو سمبل

المصدر: موقع الدستور - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-02-22 09:20:53
مستوى الصحة: 59% الأهمية: 61%

7 مصابين بحادث تصادم في الغردقة

المصدر: موقع الدستور - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-02-22 09:20:43
مستوى الصحة: 52% الأهمية: 67%

حريق في شقة بعين شمس

المصدر: موقع الدستور - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-02-22 09:20:44
مستوى الصحة: 58% الأهمية: 52%

اليابان تلغي 202 رحلة طيران داخلية وخارجية بسبب الثلوج الكثيفة

المصدر: موقع الدستور - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-02-22 09:20:49
مستوى الصحة: 60% الأهمية: 58%

اليوم.. استكمال نظر دعوى اتهام أحمد زرد بـ«الدجل والشعوذة»

المصدر: موقع الدستور - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-02-22 09:20:44
مستوى الصحة: 45% الأهمية: 57%

تداول 29 سفينة حاويات وبضائع عامة بميناء دمياط خلال 24 ساعة

المصدر: موقع الدستور - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-02-22 09:20:43
مستوى الصحة: 57% الأهمية: 66%

العلاقات «المصرية- الكويتية».. نموذج يحتذى به في العلاقات الدولية

المصدر: موقع الدستور - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-02-22 09:20:53
مستوى الصحة: 45% الأهمية: 61%

تحميل تطبيق المنصة العربية