استخدامات الكيمياء الكهربائية

2015 علوم القرن الـ21 الكيمياء

براون بير

KFAS

الكيمياء الكهربائية الكيمياء

إن إضافة وإزالة الإلكترونات هي واحدة من العمليات الأساسية في الروابط الكيميائية – وهي أساس الكيمياء الكهربائية حيث يستخدم الجهد الكهربائي ليقود التفاعلات الكيميائية.

وتستخدم الكيمياء الكهربائية لتصنيع بعض الكيماويات الصناعية الهامة. وتستخدم أيضاً في الطلاء بالكهرباء (الغلفنة) , التطبيقات الطبية وفي معالجة الفضلات.

 

الكيمياء الكهربائية الصناعية

بالنسبة للكيميائي الصناعي تقدم الكيمياء الكهربائية العديد من المزايا. وكبداية , يمكن أن تستخدم لإنتاج العديد من المنتجات الأرخص سعرا, وبأقل تأثير على البيئة.

وهذا بسبب الطاقة المطلوبة لدفع التفاعلات الكيميائية الكهربائية والتي تأتي بشكل كبير من الجهد الكهربائي للمتفاعلات. ونتيجة لذلك, فإن التفاعلات يمكن أن تحدث في درجات حرارة قليلة وتكلفة طاقة أقل.

بالإضافة لذلك ولأن الانتقال المباشر للإلكترونات يحدث فقط فإن العديد من عمليات الأكسدة / الاختزال يمكن أن تحدث بدون استخدام كيماويات صلبة.

وبدلا من ذلك, فإن الإلكترونات تغذي مباشرة التفاعل الكيميائي من خلال الأقطاب الكهربائية المنغمسة في محلول التفاعل.

 

تحدث التفاعلات الكيميائية الكهربائية في الخلايا الكهربائية الكيميائية. وهي تحوي على الكهارل، مصدر الطاقة، القطب الكهربائي الموجب (الأنود) والذي يقبل الإلكترونات، والقطب الكهربائي السالب (الكاثود), والذي يطلق الإلكترونات.

وتعمل الخلية الكهروكيميائية في الطريق العكسي للبطارية. في البطارية, تنتج الكهرباء بالتفاعل الكيميائي (حركة الأيونات من خلال الكهارل من نوع واحد من القطب الكهربائي المعدني إلى آخر). وفي الخلية الكهروكيميائية, تستخدم الكهرباء لتقود التفاعل الكيميائي.

استخدمت الكيمياء الكهربائية من قبل في مجالات واسعة من العمليات الصناعية. وقد استخدم التحليل الكهربائي لتصنيع العديد من الكيماويات الهامة. فعلى سبيل المثال, التحليل الكهربائي لمياه البحر أنتج ثلاثة منتجات صناعية: هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) الكلور وغاز الهيدروجين وتشمل الطريقة جرافيت.

الأقطاب الكهربائية الموجبة وتجمع سائل الزئبق كقطب كهربي سالب; والكهارل هي مياه البحر المكون من ٢٥٪ ملح (NaC) ذائب في الماء.

 

أما غاز الكلور فينبعث عند جرافيت القطب الكهربي الموجب (الأنود). وتفرغ ذرات الصوديوم عند القطب الكهربائي السالب (الزئبق) , حيث تكون الزئبق الممزوج (الملغم – amalgam).

وهذا الملغم يتدفق إلى خلية أخرى, حيث يمتزج بالماء فوق الكربون النشط ليزيل الصوديوم.

ويتدفق الزئبق مرة ثانية إلى الخلية الأصلية, بينما يتفاعل الصوديوم في الخلية الثانية مع الماء لينتج محلول هيدروكسيد الصوديوم وغاز الهيدروجين.

 

الملغم: مركب يتكون من تفاعل فلز أو بعض المواد الأخرى مع الزئبق.

القطب الكهربائي: مركب أيوني مثل الحمض, القلوي, أو الملح, والذي يسمح للأيونات للمرور من خلاله. وتوصل الأقطاب الكهربائية الكهرباء عندما تنصهر أو تتحلل.

التحليل الكهربي: العملية التي تحدث عندما يوصل القطب الكهربي الكهرباء

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]