الكيمياء فصل أول

التوجيهي علمي

icon

هناك تفاعلاتُ تأكسد واختزال لا تحدث بشكل تلقائي، ويتطلَّبُ حدوثُها تزويدَها بطاقة كهربائيّة من مصدر خارجي،

 تُسَمّى الخليّةُ المستخدمةُ خليّةَ تحليل كهربائي Electrolysis Cell ، ويكون جهد هذه الخليّة سالبًا

عمليّةَ التحليل الكهربائي Electrolysis ، هي : عمليّةُ إمرار تيار كهربائي في مصهور أو محلول مادَّةٍ كهرليّة؛ ممّا يؤدّي إلى حدوث
تفاعل تأكسد واختزال،

تتكوَّنُ خليّةُ التحليل الكهربائي من وعاء يحتوي على مصهور مادَّة أيونيّة أو محلول مادَّةٍ كهرليّة، وأقطاب خاملة منَ الجرافيت أو البلاتين،

وبطّاريّة وأسلاك توصيل؛حيث يُوصَلُ أحدُ الأقطاب بقطب البطّاريّة السالب، وَيُسَمّى المِهبط، بينما يَتَّصِلُ القطبُ الآخر بقطبها الموجب، وَيُسَمّى المِصعد

 عند إمرار تيار كهربائي في خليّةُ التحليل الكهربائي تحتوي مصهور  مادة ايونية ؛ فان:

الأيوناتُ الموجبة تتحرَّكُ باتجاه القطب السالب (المِهبط) وتُختَزَل،

أمّا الأيوناتُ السالبة فتتحرَّكُ باتجاه القطب الموجب (المِصعد) وتتأكسد.

أما محلول مادَّةٍ كهرليّة فتنه يحتوي على الأيونات السالبة والأيونات الموجبة بالاضافة الى جزيئات الماء التي تنتشر في المحلول حول المصعد والمهبط.

وعند إمرار تيار كهربائي في خليّةُ التحليل الكهربائي تحتوي محلول مادة كهرلية؛ فإنه :

يحتمل أن يتأكسد الأيون السالب عند المصعد أو تتأكسد جزيئات الماء المحيطة بالمصعد ،

ويعتمد ذلك على جهد تأكسدهما فالأعلى جهد تأكسد يكون تأكسده أسهل

ولذلك تتأكسد عند المصعد المادة ذات جهد التأكسد الأعلى ( الأقل جهد اختزال).

أما عند المهبط فيتواجد الأيونات الموجبة وجزيئات الماء أيضا، ويحتمل أن يختزل أحدهما 

ويعتمد ذلك على جهد اختزالهما، حيث تختزل عند المهبط  المادة الأعلى جهد اختزال، 

ولذلك فإن نواتج التحليل الكهربائي لمحلول مادة أيونية تختلف عن نواتج التحليل الكهربائي لمصهورها، 

بسبب وجود الماء الذي يمكن أن يتأكسد عند المصعد بدلا من الأيون السالب أو أن يختزل عند المهبط بدلا من الأيون الموجب.

 

التطبيقاتُ العمليّة للتحليل الكهربائي 
لخلايا التحليل الكهربائي  تطبيقاتٌ مهمّة في الصناعة، من مثل استخلاص الفِلِزّات النشطة من مصاهير خاماتها،

وتنقية الفِلِزّات لاستخدامها في المجالات التي تحتاج إلى فِلِزّات نقيّة بدرجة كبيرة. 

يستخلص الألمنيوم من خام البوكسيت Al2O3.2H2O بطريقة هول-هيروليت؛أو خليّةَ هول- هيروليت

حيث يُعالَجُ الخامُ لتخليصه منَ الشوائب، ثمَّ يُسَخَّنُ لتحويله إلى أكسيد الألمنيوم Al2O
وَيُذابُ في مصهور الكريوليت Na3AlF6 لخَفِضُ درجةُ انصهاره نحوَ 1000°C .
 حيث يحدثُ اختزالٌ لأيونات الألمنيوم عند المِهبط، ويتكوَّنُ الألمنيوم الذي يتجمَّعُ أسفلَ الخليّة ويتم الحصول عليه.

تنقيةُ الفِلِزّات: 

تتم تنقية الفلزات في خلية التحليل الكهربائي ، حيث يحدث اختزال لأيونات المادة المراد تنقيتها ويتم ترسبيها على المهبط الذي يتكون من مادة نقية

 من المادة المراد تنقيتها ، أما المصعد فهو يتكون من مادة غير نقية حيث تتأكسد المادة المراد تنقيتها وتتحول إلى أيونات موجبة تنتقل إلى المهبط وتختزل.