ما هو التحليل الكهربائي وما هي وظيفته

هي الطريقة التي يتم بها استخدام تيار كهربائي لإطلاق تفاعل كيميائي غير ممكن الحدوث بدونه، تشكل عملية التحليل الكهربائي ضرورة أساسية في الحياة اليومية، ما هو التحليل الكهربائي؟

3 إجابات

التحليل الكهربائي هو عبارة عن تقنية تُستخدم في العديد من الصناعات، وتقوم على عمليتين رئيسيتين هما الأكسدة والاختزال، اكتشفه الفيزيائي ألساندرو فولتا عام 1800 لإحداث تغيُّرات في خواص بعض المواد الكيميائية.

تتم عملية التحليل الكهربائي بواسطة خلية كهربائية تحتوي على قطب سالب الشحنة يُعرف بالمهبط وآخر موجب الشحنة يُعرف بالمصعد ومفصولين عن بعضها البعض بمحلول غني بالأيونات.

وعند تمرير التيار الكهربائي من القطب السالب إلى القطب الموجب وعبر المحلول المغمور فيه كلا القطبين؛ تنجذب أيونات المحلول الموجبة إلى المهبط فتتفاعل معه وتعادل شحنته السالبة فتُختزل مادة المهبط متحولةً إلى عناصر كيميائية محايدة، بينما تنجذب الأيونات السالبة إلى المصعد فتتفاعل معه وتعادل شحنته الموجبة فتتأكسد مادة المصعد متحولة إلى عناصر كيميائية محايدة أو جديدة كليًا.

وللتحليل الكهربائي العديد من التطبيقات كما يلي:

  • استخراج المعادن: يتم استخلاص المعادن في صورتها الخام وتنقيتها من الشوائب باستخدام تقنية التحليل الكهربائي.
  • تصنيع المواد الكيميائية: مثل هيدروكسيد الصوديوم وبرمنغنات البوتاسيوم وغيرهما العديد من المواد المستخدمة في حياتنا اليومية.
  • الطلاء الكهربائي: حيث يتم تغطية المعادن الرخيصة بطبقة من المعادن النفيسة لزيادة جمالها ورفع قيمتها الاقتصادية وحمايتها من التآكل مثل طلاء الحديد بطبقة من الفضة.
  • تحليل الماء: يُجرى التحليل الكهربائي للماء بغرض فصل الهيدروجين عن الأكسجين، واستخدام الهيدروجين كوقود بدلًا من الوقود الأحفوري غالي الثمن والملوث للبيئة.

أكمل القراءة

هو عملية استخدام الكهرباء لفصل الماء إلى هيدروجين وأكسجين. تم اكتشاف التحليل الكهربائي لأول مرةٍ في عام 1800 على يد العالم “اليساندرو فواتا”. وتتم ضمن جهازٍ يطلق عليها اسم: المحلل الكهربائي”، حيث يمكن لأجهزة التحليل الكهربائي أن تكون كبيرةً، ويمكن أن تكون صغيرةً. يتألف المحلل الكهربائي من قطبين سالب وموجب مغمورين في سائلِ أيوني، بالإضافة إلى بطاريةٍ للتزوّد بالكهرباء. عند ربط هذين القطبان بالبطارية يأخذ أحدهما شحنةً موجبةً، بينما يأخذ الآخر شحنةً سالبةً، ويحدث حينها تفاعلُ بين القطبين والسائل.

يسمى التفاعل الناتج بتفاعل “اختزال الاكسدة”، حيث يتم تبادل الإلكترونات والشحنات بين القطبين، وتنتج موادّ كيميائيةٍ نتيجة هذا التفاعل. وهناك عدة عوامل تؤثر في هذا التفاعل وهي:

  • نوع الأقطاب المستخدمة في التفاعل.
  • الطبيعة الفيزيائية والكيميائية للمواد المستخدمة في العملية.
  • الجهد الكهربائي وتغيراته أثناء التفاعل.

التحليل الكهربائي

يتم الاستفادة من التحليل الكهربائي في تطبيقاتٍ عديدةٍ نذكر منها:

  • استخراج بعض المعادن: برمنغنات البوتاسيوم، الزنك، الألمنيوم.
  • تكرير المعادن: حيث يتم تكرير المعادن بواسطة التحليل الكهربائي للحصول على صيغةٍ نقيةٍ من المعادن قد تصل إلى 98-99 %.
  • استخراج بعض المركبات الكيميائية: غاز الكلور والصودا الكاوية.
  • تغطية المعادن: المقصود بهذه العملية طلاء أنواعٍ محددةٍ من المعادن بطبقةٍ رقيقةٍ من معادن أخرى عالية الجودة وذلك بهدف حماية المعدن المطليّ من التآكل والاهتراء، وإعطاء منظرٍ لامعٍ للمعدن.

في المستقبل، ستحدث عملية التحليل الكهربائي تغييرًا جذريًا في حياتنا. حيث سيتم الاستغناء عن الوقود الأحفوري، ليتم استعاضته بالهيدروجين، كما سيشكل الأساس في تقليل الجهود المبذولة لإنتاج الطاقة الكهربائية.

أكمل القراءة

التحليل الكهربائي، أو العملية التي تعرف أيضاً باسم الكهرلة، هي طريقة يستخدم بها التيار الكهربائي لإطلاق تفاعل كيميائي لا يمكن حدوثه دونها.

ويعتبر التحليل الكهربائي ذو أهمية تجارية عالية، فيستخدم للفصل بين العناصر من أشكالها الموجودة في الطبيعة باستخدام خلية التحليل، ويستخدم أيضاً لتحضير مواد يصعب تحضيرها بالوسائل الكيميائية، أو تكون كلفة تحضيرها مرتفعة، ومن الأمثلة عن ذلك تحضير محلول هيدروكسيد الصوديوم النقي.

لاستخدام التحليل الكهربائي يجب القيام بالخطوات الآتية:

  • وضع موصلان كهربائيان، كقضيبين من الجرافيت، في سائل، ويسمى هذان القضيبان بالقطبين الكهربائين.
  • ثم يوصل القطبين الكهربائيين إلى بطارية أو مولد للتيار المستمر بأسلاك، ويتوجب على السائل احتوائه إلكتروليت حتى تصبح الدارة مغلقة، فلا يمكن استخدام الماء المقطر.
  • تسمى الخلية المكونة من الأقطاب والوعاء والسائل باسم خلية التحليل الكهربائي، ويسمى القطب الموصل إلى القطب السالب للبطارية الكاثود، أما القطب الموصل إلى القطب الموجب يسمى الأنود.
  • وعند سير التيار الكهربائي تحدث تغييرات كيميائية عند سطح القطبيين الكهربائيين، فعند الكاثود يتحد السائل المتحلل مع الإلكترونات الآتية من البطارية، أما الأنود فإن السائل يفقد الكترونات ويعطيها للمصعد، وهذه العملية تدعى بالأكسدة.
  • ففي عملية التحليل الكهربائي للماء، يُختزل الماء عند الكاثود إلى هيدروجين، بينما عند الأنود فيفقد الكترونات ويتعرض لعملية الأكسدة فيتحول إلى أوكسجين.

ويستخدم التحليل الكهربائي لأمور تجارية عدة، مثل إنتاج مواد كيميائية، مثل ثاني أكسيد المنجنيز وهدروكسيد الهيدروجين ومواد أخرى كثيرة.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هو التحليل الكهربائي وما هي وظيفته"؟