نبذة تعريفية عن عملية “التحليل الكهربائي” واستخداماتها المتعددة

2011 تجارب علمية داخل المادة

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

عملية التحليل الكهربائي استخدامات عملية التحليل الكهربائي الكيمياء

تستطيع الكهرباء الانتقال عبر السوائل التي لها جسيمات مشحونة ومنحلّة فيها، ويمكن استخراج هذه الجسيمات من السائل بواسطة التحليل الكهربائي.

يُستخدم التحليل الكهربائي في صنع أشياء كثيرة، بدءاً من محمِّصات الخبز الكهربائية ووصولاً إلى وقود الصواريخ.

يوجد داخل كل ذرّة عدد من الجسيمات الأصغر تُعرف باسم الإلكترونات والبروتونات والنيترونات. تكوّن البروتونات والنيترونات النواة في مركز الذرّة، بينما تدور الإلكترونات حول النواة.

 

وكل عنصر (المادة التي لا يمكن تفكيكها إلى أشياء أخرى) له عدد معين من الجسيمات. وجميع ذرّات العنصر الواحد يكون لها عادة عدد مماثل من البروتونات والإلكترونات.

ولكن حين تكسب الذرّة أو تفقد الإلكترونات تصبح أيوناً (شاردة). والأيونات يكون لها إما شحنة موجبة أو سالبة. وفي حال فقد الأيون أحد الإلكترونات يصبح له شحنة موجبة، أما إذا كسب إلكتروناً فيصبح له شحنة سالبة.

تتجاذب الأيونات الموجبة والسالبة إلى بعضها البعض، وعندما تنحلّ هذه الأيونات في سائل ما، فإنها تستطيع توصيل تيار كهربائي يمكن استخدامه في أمور عديدة.

 

تتكوّن الكثير من المواد الكيميائية، كالملح، من الأيونات. فالملح يتكوّن من أيونات الصوديوم والكلور. عندما نضع الملح في الماء تنفصل الأيونات عن بعضها وتنحلّ.

ومن خلال تمرير تيار كهربائي في الماء المالح، نستطيع تجميع النوعين المختلفين من الأيونات لنحصل على معدن صوديوم نقي وغاز الكلور.

تُستخدم هذه العملية التي يُطلق عليها «التحليل الكهربائي» في تنقية المعادن وإنتاج الأكسجين من الماء، كما يمكن طلاء الأجسام بطبقة رقيقة من المعدن باستخدام عملية تسمى «الطلاء بالكهرباء»، وهي نوع من التحليل الكهربائي.

 

تسمى القضبان التي تنقل الكهرباء داخل السائل خلال عملية التحليل الكهربائي بـ «الإلكترودات» (الأقطاب).

ويُسمى الإلكترود الموجب «الأنود» (القطب الموجب)، في حين يُسمى الإلكترود السالب «الكاثود» (القطب السالب)، أما السائل الذي يحوي الأيونات فيُعرف باسم «الإلكتروليت».

عندما تسري الكهرباء عبر الإلكتروليت، تنجذب الايونات ذات الشحنة السالبة إلى الأنود (القطب الموجب).

 

التلميع

يُستخدم التحليل الكهربائي أحياناً لطلاء الأجسام بطبقة رقيقة جداً من المعدن. فيمكن على سبيل المثال طلاء قطعة مجوهرات مصنوعة من مواد رخيصة بالذهب أو الفضة بواسطة توصيل الجوهرة بأحد «الإلكترودات» (الأقطاب).

تنجذب خلال عملية التحليل الكهربائي أيونات المعدن الثمين المنحلة في الإلكتروليت إلى الجوهرة لتغطي سطحها، ويُطلق على هذا الأسلوب التقني «الطلاء بالكهرباء».

 

فصل الماء

يمكن استخدام التحليل الكهربائي لفصل الماء المكوّن من أكسجين وهيدروجين إلى غاز أكسجين وغاز هيدروجين.

تستطيع القيام بذلك بنفسك باستخدام قلمي رصاص كإلكترودات (أقطاب)، ولكن يجب أن يكون القلمان مبريين من الطرفين لا من طرف واحد فقط.

ضع القلمين في كوب من الماء والملح واستخدم قطعة كرتون وافتح فيها ثقبين من أجل الإمساك بالقلمين في وضعية قائمة وتأكد من عدم ملامسة القلمين لبعضهما.

 

استخدم سلكين كهربائيين مزودين بملاقط مسننة لوصل القلمين ببطارية 9 فولت. ينبغي وصل الملقطين برصاص القلمين وليس بالقسم الخشبي. ستشاهد خلال فترة قصيرة فقاعات حول رصاص القلمين تحت الماء.

ففقاعات الهيدروجين تتشكل عند الإلكترود (القطب) السالب، بينما يتشكل غاز الأكسجين عند الإلكترود (القطب) الموجب، وسيكون هناك هيدروجين أكثر من الأكسجين.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]