الخلايا الإلكتروليتية

2011 التفاعلات الكيميائية

گريستا وست

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الكيمياء

الخلايا الإلكتروليتية هي عكس الخلايا الفولتية. فبينما تستخدم الخلايا الفولتية

تفاعل الأكسدة والاختزال لإنتاج الكهرباء، تعتمد الخلايا الإلكتروليتية على الكهرباء لإنتاج تفاعل الأكسدة والاختزال، والتحليل الكهربائي عبارة عن عملية يتم خلالها دفع الكهرباء عبر محلول لتحقيق التفاعل. يتطلب حدوث التفاعل بوجه عام وجود مركّب مستقر ومفكك. تعني كلمة «التحليل الكهربائي» عملية

الفصل بواسطة الكهرباء. فخلال عملية التحليل الكهربائي للماء، على سبيل المثال، تتفكك جزيئات الماء إلى ذرّاتها من الهيدروجين والأكسجين، ويلجأ الكيميائيون إلى تمرير الكهرباء عبر الماء السائل لبدء التفاعل، وفقاً للمعادلة الأساسية التالية:

2H2O → 2H2 + O2

ومثل جميع تفاعلات الأكسدة والاختزال، تجري عملية التحليل الكهربائي للماء على نصفين. يُختزل الماء عند الكاثود، حيث تقوم الجزيئات باستقبال الإلكترونات، مما يؤدي إلى

انقسامها إلى غاز الهيدروجين (H2) وأيونات الهيدروكسيد (-OH):

2H2O + 2 electrons → H2 + 2OH-

تبقى الأيونات في الماء، لكن الهيدروجين يكوّن فقاعات غازية على الإلكترود، حيث تطفو خارج الماء. أما عند الأنود فيتأكسد الماء وتتحرر الإلكترونات بواسطة

جزيئات الماء لتكوين ذرّات أكسجين وأيونات هيدروجين (+H):

2H2O→O2+ 4H+ + 4 electrons

يخرج الأكسجين من السائل على شكل فقاعات، كما هو الحال بالنسبة للهيدروجين، وتنتقل الإلكترونات في السلك باتجاه الكاثود وتشارك في اختزال المزيد من جزيئات الماء.