الخبرة السابقة (المهمة المنزلية مراجعة الدرس السابق)

الدرس الثاني الفصل الثاني البطاريات

تصوروا..... كيف تكون الحياة دون بطاريات ؟

بلا شك سيكون هناك الكثير من المعاناة........!

نشاط جماعي

من الأجهزة التي تستخدم البطاريات

الهدف من اللقاء دراسة موضوع البطاريات والإلمام بجوانبه ، عن طريق المناقشة والحوار وتبادل الخبرات .

أقرأ الفكرة العامة الفكرة الرئيسية يمكن تحويل الطاقه الكيميائية الى طاقه كهربائية ,كما يمكن تحويل الطاقة الكهربائية الى طاقة كيميائية الفكرة الرئيسية البطاريات خلايا جلفانية تستعمل التفاعلات التلقائية لإنتاج الطاقة لاغراض متعددة

الاهداف تصف تركيب البطارية الجافة التقليدية المصنوعة من الكربون والخارصين ومكوناتها والية عملها تميز بين البطاريات الاولية والثانوية ,وتعطي مثالين على كل نوع تفسر تركيب خلية الوقود (الهيدروجين-الاكسجين)وعملها تصف عملية تآكل الحديد وطرائق حمايته من التآكل

التفاعل العكسي:التفاعل الذي يمكن ان يحدث في الاتجاهين الطردي والعكسي مراجعة المفردات: التفاعل العكسي:التفاعل الذي يمكن ان يحدث في الاتجاهين الطردي والعكسي

التآكل خلية الوقود الخلية الجافة البطارية الثانوية البطارية الاولية المفردات الجديدة التآكل البطارية خلية الوقود الخلية الجافة البطارية الثانوية البطارية الاولية الجلفنة

الربط مع الحياة: تأمل قليلاً عند كتابة قائمة بالأشياء التي تستعمل فيها البطاريات؛ فقد تضم قائمتك المصباح الكهربائي والسيارات والهواتف والمذياع والحاسبات والساعات والألعاب وغيرها، فهل جميع البطاريات في هذه الأجهزة متشابهة؟

تنتج المصانع أنواع عديدة ومختلفة من البطاريات التي يمكن أن تصنف حسب تصميماتها الأساسية ويحدد تصميم البطارية كمية الكهرباء المولدة تتوقف بعض البطاريات التي تسمي بالأولية ذات فرق الجهد المنخفض عن العمل وينتهي مفعولها بعد إستهلاك إحدى المواد الكيميائية المكونة لها في المقابل يمكن استعمال أنواع أخرى من البطاريات تسمي الثانوية بعد نفاذ طاقتها وذلك بإعادة شحنها

أنواع البطاريات.. 1- الخلايا الجافة ومنها : أ - خلية الخارصين والكربون ب – البطاريات القلوية ج – بطاريات الفضة د – البطاريات الأولية والثانوية 2- بطاريات تخزين المركم الرصاصي 3- بطاريات الليثيوم 4- خلايا الوقود

الخلايا الجافة Dry Cells تزود بعض تفاعلات الخلايا التلقائية التي درستها البطاريات بالطاقة التي نستعملها يوميًّا، والبطارية عبارة عن خلية جلفانية أو أكثر في عبوة واحدة تنتج التيار الكهربائي، ولقد كانت البطارية الجافة المكونة من الخارصين والكربون، كما في الشكل 8 – 2 هي الأكثر استعمالاً منذ اكتشاف البطارية عام 1860م وحتى الآن. الخلايا الجافة Dry Cells

الشكل 8 – 2 تتكون ما يطلق عليه الخلية الجافة من عجينة رطبة يحدث فيها نصف تفاعل الاختزال، وتعمل حافظة الخارصين في خلية الخارصين والكربون عمل الانود.

1- خلية الخارصين والكربون الجافة: الخلية الجافة هي خلية جلفانية، حيث يكون المحلول الموصل للتيار عجينة رطبة تتكون من خليط من كلوريد الخارصين وأكسيد المنجنيزIV وكلوريد الأمونيوم وكمية قليلة من الماء داخل حافظة من الخارصين، وحافظة الخاصين هي الانود في الخلية؛ حيث يحدث تأكسد الخارصين حسب المعادلة الآتية:

2NH4+(aq) + 2MnO2(s) + 2e- → Mn2O3(s) + 2NH3(aq) + H2O(l) 1- خلية الخارصين والكربون الجافة: Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e- ويعمل عمود الكربون أو الجرافيت في مركز الخلية الجافة عمل الكاثود، ولكن تفاعل الاختزال لنصف الخلية يحدث داخل العجينة، ويسمى عمود الكربون في هذا النوع من الخلايا الجافة بالكاثود غير الفعال؛ لأنه يتكون من مادة لا تساهم في تفاعل الأكسدة والاختزال، إلا أن القطب غير الفعال له غرض مهم في توصيل الإلكترونات، وتفاعل الاختزال لنصف الخلية هو على النحو الآتي: 2NH4+(aq) + 2MnO2(s) + 2e- → Mn2O3(s) + 2NH3(aq) + H2O(l)

يوجد في خلية الخارصين والكربون الجافة فواصل رقيقة مصنوعة من مادة مسامية تحتوي على عجينة رطبة تفصلها عن أنود الخارصين، وتعمل هذه الفواصل عمل القنطرة الملحية للسماح بتحرك الأيونات، ومن ثم فإنها تشبه إلى حد كبي نموذج الخلية الجلفانية الذي درسته في القسم 1 – 2، وتنتج خلية الخارصين والكربون الجافة1,5V حتى يبدأ إنتاج الأمونيا بوصفه ناتج تفاعل الاختزال عن محلولها المائي في صورة غاز، وعندما ينخفض الجهد إلى مستوى يجعل البطارية غير نافعة.

2- البطاريات القلوية: لقد حلت الخلية القلوية الجافة الأكثر كفاءة، كما في الشكل 9 – 2 محل خلية الخارصين والكربون الجافة في الكثير من التطبيقات، ويوجد الخارصين في الخلية القلوية على هيئة مسحوق، مما يوفر مساحة سطح أكبر لتفاعل، ويخلط الخارصين بعجينة مع هيدروكسيد البوتاسيوم، وهي قاعدة قوية، وتوضع العجينة في علبة من الفولاذ، ويقوم مخلوط من ثاني أكسيد المنجنيز وهيدروكسيد البوتاسيوم مقام الكاثود، ويمكن تمثيل تفاعل الانود لنصف الخلية على النحو الآتي:

Zn(s) + 2OH-(aq) → ZnO(s) + H2O(l) + 2e- أما تفاعل الكاثود لنصف الخلية فهو: MnO2(s) + 2H2O(l) + 2e- → Mn(OH)2(s) + 2OH-(aq) ولا تحتاج البطاريات القلوية إلى عمود الكربون بوصفه كاثودًا؛ لذا يمكن تصنيعها بأحجام صغيرة، ولها استعمالات متعددة في الأجهزة الصغيرة.

3- بطاريات الفضة: بطاريات الفضة الموضحة في الشكل 9– 2 أصغر حجمًا، وتستعمل في تزويد الأجهزة بالطاقة، ومنها سماعات الأذن والساعات والآت التصوير، وتستعمل بطاريات الفضة تفاعل أنود نصف خلية البطاريات القلوية، أما تفاعل الكاثود لنصف الخلية فهو على النحو الآتي: Ag2O(s) + H2O(l) + 2e- → 2Ag(s) + 2OH-(aq)

الشكل 9 – 2: البطاريات القلوية أكثر كفاءة من خلية الخارصين والكربون الجافة، وأكثر نفعًا عند الحاجة إلى بطاريات صغيرة الحجم، أما بطاريات الفضة فهي أصغر حجمًا من القلوية، وهي تناسب أجهزة صغيرة الحجم مثل الساعات.

ورقة عمل (1) جماعي (2دقائق ) إستراتيجة أعواد المثلجات 24

عرض سريع

ماذا قرأت ؟ حدد انصاف التفاعلات التي تحدث في كل من البطاريات القلوية وبطاريات الفضة؟ أ- حليمة الزهراني

في البطاريات القلوية : يمكن تمثيل تفاعل الأنود لنصف الخلية على النحو الآتي : Zn + 2OH-  ZnO + H2O + 2e – أما تفاعل الكاثود لنصف الخلية هو : MnO2 + 2H2O +2e-  Mn(OH)2 + 2OH- في بطاريات الفضة : تستعمل بطاريات الفضة تفاعل أنود نصف خلية البطاريات القلوية أما تفاعل الكاثود لنصف الخلية فهو على النحو التالي : Ag2O + H2O + 2e-  2Ag + 2OH-

ورقة عمل (2) جماعي (2دقائق ) إستراتيجية الروؤس المرقمة 28

- الواجب - عللي.. البطاريات القلوية أكثر كفاءة من خلية الخارصين والكربون.

التقويم الختامي

استراتيجية المكعب ( التدريس المتمايز ) أمامك مكعب له ستة اوجه على كل وجه سؤال ( يرمي المكعب ويكون لكل مجموعة السؤال الذي يظهر عليه الوجه ) .. أجيبي عليه مع افراد مجموعتك ؟ 1- مما يتكون أنود البطاريات القلوية. 2- عللي..يسمي عمود الكربون بالقطب الغير فعال. 3- عرفي البطارية. 4- اعطي مثال على خلايا جافة. 5- ضعي علامة صح او خطأ امام العبارة \ تتكون خلية الخارصين والكربون الجافة من مسحوق من الخارصين مع عجينة من قاعدة قوية( ). 6- اختاري الاجابة الصحيحة \ تستعمل في الأجهزة ذات الحجم الصغير مثل الساعات (بطاريةالخارصين والكربون- البطارية القلوية- بطارية الفضة)