هذا المقال ما هو إلا بحث عن الخلايا الجلفانية. فالقليل لا يعلم عنها أي معلومات، ولا يتذكروا ما مدى أهميتها في حياتنا. فهي المولد الرئيسي للكهرباء بالنسبة لكثير من الأجهزة والآلات، وأيضاً بالنسبة لبطاريات السيارة التي لا غنى عنها في حياتنا اليومية. فإليكم كافة المعلومات المرتبطة بها من حيث النشأة والأنواع وما هي النتائج المترتبة عنها، كل هذا على موسوعة.
بحث عن الخلايا الجلفانية وأنواعها
نشأة الخلايا الجلفانية
تم اكتشافها على يد العالم لويجي جالفاني، في عام 1780 ميلادياً.
واجد أنه في حال تواجد معدنين مختلفين عن بعضهما البعض من حيث الخواص، ولكنهم في نفس الوقت على اتصال من جزأين مختلفين عن بعضها من خلال عضلة ساق الضفدع بهدف إغلاق الدائرة. سنلاحظ أن ساق الضفدع بدأ في التقلص والصغر في الحجم. وأطلق على هذا كهرباء الحيوان.
وكان أهم الأمثلة على هذا الاكتشاف هو النحاس والحديد.
وبعد مرور عام فقط على اكتشاف الجالفاني لهذه الخلايا، أوجد العالم أليساندرو فولتا أنه لم يكن من الضروري وجود الضفدع، وأنه من الممكن تبديله بكاشف قائم على القوة وبعض الورق المحتوي على المحلول الملحي.
وفي عام 1799 وضع العالم أليساندرو بعض القوانين المسئولة عن كشف القوة والتي اسمها بطارية الفولطية. ووجدوا بعد ذلك أنها مكونة من قرص من أحد المعادن وطبقة من الكهرباء وقرص آخر ولكن من معدن مختلف.
وكانت تلك النظرية بمثابة أحد التحديات لما اكتشفه الجالفاني، ولهذا لم يستخدم سوى مواد غير بيولوجية. وأيضاً تحدي لما اكتشفه العالم ليوبولدو الذي أوجد علم الكهرباء الحيوانية والذي ذكر الكهرباء المعدنية ودورها في مجال التلامس.
الشكل العام بالنسبة للخلايا الجلفانية
هي عبارة عن تداخل بين أحد أنواع المعادن المختلفة. فيتكون نصفها من معدن صلب (يطلق عليه القطب الكهربائي) ويكون مذاب داخل محلول متواجد بداخله الكاتيونات (على هيئة موجبة) من المعدن الكهربائي، وأيضاً فيه الأنيونات (تكون سالبة) حتى يحدث موازنة بينهما.
والخلية الواحدة عبارة عن خليتين نصفيتين، وستجد دائماً أنه يتم توصيلهم من خلال إما غشاء نصف نافذ أو من خلال جسر ملح يمنع أيونات المعدن الأكثر نبلاً من الطلاء في القطب الآخر.
وأكثر الأمثلة المعروفة على هذا الشكل هو خلية دانييل. مكونة من نصف خلايا الزنك والتي تتواجد داخل محلول كبريتات الزنك، وخلية نصف النحاس والتي يتواجد فيها كبريتات النحاس، وتستخدم جسر الملح بهدف إكمال الدائرة الكهربائية.
انواع الخلايا الجلفانية
الخلايا الأولية
يتكون من ساق من الكربون (القطب الموجب)، علبة من الخارصين (القطب السالب)، ثاني أكسيد المنجنيز ويحيط بساق الكربون، وأخيراً الالكتروليت (عبارة عن نشا، وكلوريد الخارصين، وكلوريد الصوديوم).
ويتم استخدامها من خلال توصيل قطبي العمود الجاف بداخل دائرة مغلقة، ويبدأ حدوث تفاعل وتكون نتيجته توليد تيار كهربي ويتم استخدامه في تشغيل الكثير من الآلات الكهربائية مثل الراديو، والكشاف، وساعات الحائط، ولعب الأطفال، وغيرهم.
نلاحظ أنه دائماً يضعف التيار الناتج من العمود الجاف بعد فترة زمنية معينة من الاستخدام ويرجع السبب في ذلك أن الالكتروليت المتواجد يبدأ في تقليل الرطوبة الموجودة فيه وبالتالي يتوقف عن التوصيل.
الخلايا الثانوية
يعد أشهر الأمثلة على هذا النوع من الخلايا هو البطاريات المتواجدة في السيارة، وبطارية النيكل والكادميوم.
ولهذه البطارية بعض المزايا وهي أنها يمكنها إعادة الشحن، ويعتبر هذا عكس التفاعلات الكيميائية المنتجة للكهرباء.
ويقوم الكادميوم بتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية في أوقات التفريغ.
نتائج استخدام الخلايا الجلفانية
في حال قام أحد بتوصيل أقطاب النحاس والزنك من خلال أحد الموصلات الكهربائية نجد أن الزنك الموجود في قطب الزنك بدأ في الذوبان (مثال على ذلك +zn2)، ويقوم بإخراج الإلكترونات التي تدخل الموصل الخارجي بهدف التعويض عن زيادة تركيز أيون الزنك.
وتترك أيونات الزنك من خلال الجسر المالحي، وتبدأ الأنيونات بالدخول في لخلايا الزنك النصفية. في نصف الخاص بالخلية النحاسية.
وفي الجانب الآخر سنجد ان القطب الكهربائي الخاص بالزنك هو الأنود، وتقوم الإلكترونات بالتدفق من خلال الموصل الخارجي. ويعتبر هذا هو أكثر التطبيقات الرئيسية في الخلايا الجلفانية
وبالتالي قد ذكرنا كل المعلومات الخاص بتلك الخلايا الجلفانية وبأنواعها.
