بحث عن الخلايا الجلفانية وأنواعها
يتحدث هذا المقال عن بحث حول الخلايا الجلفانية، ويشير إلى أن الكثير من الناس لا يعرفون عنها شيئًا ولا يدركون أهميتها في حياتهم، حيث تعد المولد الرئيسي للكهرباء في أجهزة وآلات كثيرة، بالإضافة إلى دورها الهام في بطاريات السيارات التي لا يمكن الاستغناء عنها في الحياة اليومية. ويتم تقديم جميع المعلومات المتعلقة بها، بما في ذلك النشأة والأنواع والنتائج المترتبة عليها، على موسوعة.
بحث عن الخلايا الجلفانية وأنواعها
نشأة الخلايا الجلفانية
- تم اكتشافها في عام 1780 ميلاديًّا على يد العالِم لويجي جالفاني.
- يتمثل الأمر في وجود معدنين مختلفين في الخواص، ولكنهما على اتصال من خلال عضلة ساق الضفدع بهدف إغلاق الدائرة، ويلاحظ أن ساق الضفدع بدأت في التقلص والانكماش في الحجم، وتسمى هذه الظاهرة بـ “كهرباء الحيوان.
- النحاس والحديد هما من أهم الأمثلة على هذا الاكتشاف.
- بعد عام واحد فقط من اكتشاف الجالفاني لهذه الخلايا، اكتشف العالم أليساندرو فولتا أنه ليس من الضروري وجود الضفدع، وأنه يمكن استخدام كاشف قائم على القوة وبعض الورق المحتوي على محلول ملحي بدلاً من ذلك.
- في عام 1799، وضع العالم أليساندرو بطارية الفولطية والتي تتحكم في كشف القوة، وتكونت هذه البطارية من قرص من المعدن الواحد وطبقة من الكهرباء وقرص آخر من معدن مختلف.
- كانت هذه النظرية تمثل تحديًا لاكتشافات جالفاني، ولذلك لم يستخدم سوى مواد غير حيوية، كما أنها تحديًا لاكتشافات العالم ليوبولدو الذي أسس علم الكهرباء الحيوانية والذي ذكر الكهرباء المعدنية ودورها في مجال اللمس.
الشكل العام بالنسبة للخلايا الجلفانية
- تتكون هذه المادة من تداخل بين نوعين مختلفين من المعادن، حيث يتألف نصفها من معدن صلب (القطب الكهربائي) ويحتوي على محلول يحتوي على كاتيونات (بتأثير موجب) من المعدن الكهربائي، وكذلك أنيونات (بتأثير سالب) لتحقيق التوازن بينهما.
- تتكون الخلية الواحدة من خليتين نصفيتين، ويتم توصيلهما عادةً من خلال غشاء نصف نافذ أو من خلال جسر ملح يمنع أيونات المعدن الأكثر نبلاً من الطلاء في القطب الآخر.
- يُعد خلية دانييل أحد الأمثلة الشهيرة لهذا النوع من الخلايا، حيث تتألف من نصف خلايا الزنك الموجودة في محلول كبريتات الزنك، ونصف خلية النحاس الموجودة في محلول كبريتات النحاس، ويتم استخدام جسر الملح لإكمال الدائرة الكهربائية.
انواع الخلايا الجلفانية
الخلايا الأولية
يتألف هذا الجهاز من ساق مصنوع من الكربون (القطب الموجب)، وعلبة مصنوعة من الخارصين (القطب السالب)، ومن ثاني أكسيد المنجنيز الذي يحيط بالساق المصنوع من الكربون، وأخيرًا الإلكتروليت (والذي يتألف من النشا وكلوريد الخارصين وكلوريد الصوديوم).
يتم استخدامها عندما يتم توصيل العمود الجاف بداخل دائرة مغلقة، ويحدث تفاعل يؤدي إلى توليد تيار كهربائي يستخدم في تشغيل الكثير من الأجهزة الكهربائية مثل الراديو والكشاف وساعات الحائط وألعاب الأطفال وغيرها.
عند استخدام العمود الجاف، يُلاحظ دائمًا أن التيار الناتج يضعف بشكل تدريجي بعد فترة زمنية محددة، ويرجع ذلك إلى أن الالكتروليت المتواجد يبدأ في تقليل الرطوبة الموجودة في العمود، مما يؤدي إلى توقف التوصيل.
الخلايا الثانوية
تُعد البطاريات الموجودة في السيارات وبطاريات النيكل والكادميوم من أشهر الأمثلة على هذا النوع من الخلايا.
تتميز هذه البطارية ببعض المزايا، حيث يمكن إعادة شحنها، وهذا يتعارض مع التفاعلات الكيميائية التي تنتج الكهرباء.
يقوم الكادميوم بتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية خلال فترات التفريغ.
نتائج استخدام الخلايا الجلفانية
- إذا قام شخص بتوصيل أقطاب النحاس والزنك من خلال أحد الموصلات الكهربائية، فإننا سنلاحظ بدء ذوبان قطب الزنك (مثل +zn2)، وسيقوم هذا القطب بإخراج الإلكترونات إلى الموصل الخارجي لتعويض زيادة تركيز أيون الزنك.
- تترك أيونات الزنك الجسر المالحي، وتدخل الأنيونات إلى الخلايا النصفية للزنك في نصف الخلية النحاسية.
- بالنسبة للجانب الآخر، يكون القطب الكهربائي الخاص بالزنك هو الأنود، حيث تتدفق الإلكترونات من خلال الموصل الخارجي، وتُعد هذه واحدة من أهم تطبيقات الخلايا الجلفانية
وبالتالي، تم ذكر كل المعلومات المتعلقة بتلك الخلايا الجلفانية وأنواعها.
