التحليل الكهربائي: التعريف والاستخدامات (موضح بالرسم البياني)
التحليل الكهربائي: التعريف والاستخدامات (موضح بالرسم البياني)!
أثناء مرور الكهرباء من خلال الشوارد ، قد تكون لاحظت بعض التغييرات فيها. قد تكون لاحظت أيضًا فقاعات غاز عند الأقطاب الكهربائية وكذلك تغيرات في الأقطاب المعدنية.
كل هذه تشير إلى أنه عندما يتم تمرير تيار كهربائي عبر إلكتروليت ، يحدث تغير كيميائي. يسمى هذا التغيير الكيميائي التحليل الكهربائي. يشكل المنحل بالكهرباء والإلكترودات المستخدمة في التحليل الكهربي خلية كهرلية.
عندما تمر الكهرباء عبر إلكتروليت ، تتحرك الأيونات الموجبة للكهارل نحو القطب السالب (القطب السالب) ، حيث تحصل على إلكترونات لتصبح مادة محايدة. تتحرك الأيونات السالبة نحو القطب الموجب (القطب الموجب) وتتخلى عن الإلكترونات لتصبح محايدة.
إذا كانت المادة المحايدة غازًا في حالتها الطبيعية ، فإنها تتطور عند قطب كهربائي. إذا كان المعدن ، يتم إيداعه في الكاثود. مع تشكيل المواد المحايدة ، يتحلل المنحل بالكهرباء. لذلك يمكننا القول أن تحلل المنحل بالكهرباء عندما يتم تمرير الكهرباء من خلاله يسمى التحليل الكهربائي.
خذ بعض الماء في وعاء من البلاستيك أو الزجاج. إضافة قليل من الملح أو بضع قطرات من حمض مثل الخل إلى الماء. هذا سيجعل الحل يعمل بالكهرباء. كسر اثنين من الخلايا واستخدام قضبان الكربون الخاصة بهم كأقطاب كهربائية.
بما أن الكربون لا يتفاعل بسهولة ، فإن الأقطاب لا تخضع للتغيير أثناء التحليل الكهربائي. ضع الأقطاب في الحل وقم بتوصيلها ببطارية من 6 فولت. قريبا سترى فقاعات من الغاز في الأقطاب الكهربائية. الغاز الذي يتطور عند الكاثود هو الهيدروجين ، وأن الأوكسجين عند الأنود. لاحظ أن هناك المزيد من الفقاعات عند الكاثود.
يسمى التغير الكيميائي الذي يحدث في هذا النشاط التحليل الكهربي للمياه ، حيث يتحلل الماء إلى هيدروجين وأكسجين. أولا ، ينقسم الماء إلى هيدروجين (H + ) وهيدروكسيد (OH - ) أيونات. وتفقد هذه الشحنة لتكوين الهيدروجين والأكسجين عند الأقطاب الكهربائية.
يمكن تمثيل رد الفعل الكلي من قبل
من الواضح أن حجم الهيدروجين المحرّر هو ضعف كمية الأكسجين. هذا هو السبب في أنك ترى المزيد من الفقاعات عند الكاثود. يمكنك استخدام التحليل الكهربائي لعمل قلم كهربائي. حل بعض يوديد البوتاسيوم (KI) في محلول النشاء.
نقع قطعة من الورق الصلب في هذا الحل ووضعه على الطرف البارد لسلك. قم بتوصيل هذا السلك بالطرف السالب للبطارية. استخدم سلكًا متصلًا بالطرف الموجب للبطارية للكتابة على قطعة الورق.
في الحل ، يتكون يوديد البوتاسيوم من أيونات البوتاسيوم واليود.
KI → K + + I -
عندما يتم تمرير الكهرباء من خلال الحل ، تفقد أيونات اليوديد شحنتها لتشكيل اليود.
2l - - 2e - → I 2 (عند الأنود)
ينتج اليود المنبعث مادة ذات لون أزرق-أسود مع النشا ، والتي تعمل بمثابة "حبر" القلم الكهربائي.
الكهربائي:
الطلاء بالكهرباء هو استخدام مهم للتحليل الكهربائي. يسمى العملية الكهربائية لطلاء موصل غير مكلف بمعدن الطلاء الكهربائي. تتم الطلي من أجل الحماية أو الزخرفة.
على سبيل المثال ، مصدات السيارات مطلية بالكروم لحمايتها من التآكل. لنفس السبب ، يتم طلاء صنابير الماء بالنيكل أو الكروم. يستخدم الحديد المطلي بالقصدير لمنع الصدأ لصنع علب "القصدير". الملعقة "الفضية" هي مثال على الطلاء الكهربائي للزينة.
لطلاء ملعقة من الصلب مع الفضة ، يؤخذ محلول من الملح الفضي كما المنحل بالكهرباء. يتم غمس الملعقة والبار الفضي في المنحل بالكهرباء ويتصلان بالأطراف السلبية والإيجابية للبطارية على التوالي. تتحرك أيونات الفضة المشحونة إيجابيا إلى القطب السالب (الملعقة) وتشكل ترسلا من الفضة عليه.
يمكنك استخدام قطعة نقدية من خمسة روبية أو قضيب كربون بنحاس باستخدام كبريتات النحاس كمادة إلكتروليت. قم بإصلاح مشبك معدني على عملة من خمسة روبية وقم بتوصيله بالطرف السالب للبطارية. قم بتوصيل الطرف الموجب للبطارية بسلك نحاسي سميك. ضع العملة والسلك النحاسي في محلول كبريتات النحاس. قريبا سوف تحصل على مغلفة العملة مع النحاس.
يتكون محلول كبريتات النحاس من أيونات النحاس والكبريتات.
CuSO 4 → Cu 2+ + SO 4 2-
عندما يتم تمرير الكهرباء من خلال الحل ، تتحرك أيونات النحاس المشحونة إيجابيا إلى الكاثود (العملة المرتبطة بالجهاز السلبي للبطارية). هناك تكتسب الأيونات النحاسية إلكترونات وتودع كمعدن نحاسي.
Cu 2+ + 2e - → Cu
تبقى أيونات الكبريتات في المحلول. في أنود النحاس ، يدخل النحاس إلى المحلول عن طريق التخلي عن إلكترونين. وبالتالي تظل قوة الحل دون تغيير.
Cu → Cu 2+ + 2e -
استخدامات التحليل الكهربائي:
1. يستخدم التحليل الكهربائي في استخراج المعادن من خاماتهم. على سبيل المثال ، عندما يتم تمرير تيار من خلال كلوريد صوديوم منصهر ، يتم ترسيب الصوديوم عند الكاثود ويتطور غاز الكلور عند الأنود. يتم استخراج الألومنيوم والبوتاسيوم أيضا بواسطة التحليل الكهربائي.
2. يستخدم في تنقية بعض المعادن مثل النحاس والزنك.
3. يستخدم التحليل الكهربائي لتصنيع الكلور. في الغواصات ، يتم استخدام الأكسجين الناتج عن التحليل الكهربي للمياه للتنفس.
4. يستخدم التحليل الكهربائي لطلي الكثير من الأشياء التي نستخدمها كل يوم.
