الخلايا الكلفانية

الخلايا الكلفانية

الخلايا الكلفانية (أو الفولتائية) هي خلايا تتحول فيها الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية من خلال تفاعل كيميائي يجري تلقائياً لتوليد تيار كهربائي.

من أشهر الأمثلة عليها خلية دانيال التي تتكون من قطب الخارصين المغمور في محلول كبريتات الخارصين، وقطب النحاس المغمور في محلول كبريتات النحاس.

• يحدث عند الأنود (القطب الموجب) عملية التأكسد، حيث يتأكسد الخارصين.
• يحدث عند الكاثود (القطب السالب) عملية الاختزال، حيث يختزل النحاس.
• يستخدم الجسر الملحي لإكمال الدائرة الكهربائية والسماح للأيونات بالانتقال بين المحلولين.

تنتقل الإلكترونات من قطب الخارصين عبر السلك الخارجي إلى قطب النحاس، بينما يتم التوصيل الداخلي عبر حركة الأيونات في الجسر الملحي. وتعد البطاريات نوعاً من الخلايا الكلفانية.

الجسر الملحي

أنبوب زجاجي على شكل حرف U مقلوب يحتوي على محلول الكتروليتي خامل لا يتغير كيميائياً، يُثبَّت بمادة الأكار، ومن المركبات المستعملة لملئه $KCl$ أو $KNO_3$ أو $K_2SO_4$. تنتقل الأيونات السالبة باتجاه القطب الموجب (الأنود) والأيونات الموجبة باتجاه القطب السالب (الكاثود).

يجب فصل محلولي القطبين، فلو غُمر لوح الخارصين مباشرة في محلول كبريتات النحاس لتفاعلت أيونات $Cu^{2+}$ معه مباشرة (يتآكل الخارصين ويترسب النحاس ويضمحل اللون الأزرق) ولا نحصل على تيار كهربائي في السلك الخارجي.