ما هي خلية التحليل الكهربائي؟
تُعرف خلية التحليل الكهربائي أو الخلية الإلكتروليتية (بالإنجليزية: electrolytic cell) على أنها جهاز كهروكيميائي يستخدم الطاقة الكهربائية لتسهيل حدوث تفاعل الأكسدة الاختزال غير التلقائي، أي أنها تعمل على تحويل الطاقة الكهربائية، وتستخدم هذه الخلايا في تحليل بعض المركبات الكيميائية، فعلى سبيل المثال، يمكن وضع الماء في هذه الخلايا لإنتاج غازي الأكسجين والهيدروجين.[١]
ما هي مكونات خلايا التحليل الكهربائي؟
تتكون خلايا التحليل الكهربائي من ثلاث مكونات أساسية، وهي:[٢][١]
- المصعد (Anode): هو القطب الموجب أو المؤكسد الذي يفقد إلكترونات بفعل تفاعل الأكسدة.
- المهبط (Cathode): وهو القطب السالب أو المختزل الذي يكتسب الإلكترونات بفعل تفاعل الاختزال.
- المحلول الكهرلي (electrolyte): وهو محلول يوفر وسطًا لتبادل الإلكترونات بين المصعد والمهبط، ومن أمثلة على المحاليل الكهرلية الشائعة في خلايا التحليل الكهربائي، الماء الذي يحتوي على أيونات مذابة وكلوريد الصوديوم المنصهر.
كيف تعمل خلية التحليل الكهربائي؟
تستخدم خلية التحليل الكهربائي لتفكيك المركبات عن بعضها البعض في المحاليل المختلفة، باستخدام الطاقة الكهربائية، وذلك بتطبيق فرق جهد على الخلية يكون أعلى من الجهد اللازم لتفكيك المحلول وحدوث تفاعلي الأكسدة والاختزال غير التلقائيين، فعند الوصول إلى فرق جهد التفكيك، ستنجذب الأيونات الموجودة في المحلول الكهرلي إلى الأقطاب التي تمتلك الشحنة المعاكسة، أي ستنجذب الأيونات السالبة إلى القطب الموجب، وتنجذب الأيونات الموجبة إلى القطب السالب، ويطلق على هذه العملية الأكسدة والاختزال.[٣][١][٤]
يمكن لخلية التحليل الكهربائي تفكيك مادة كيميائية ثابتة أو خاملة في المحلول، وذلك بسبب وجود مصدر جهد الخارجي، حيث تعمل الطاقة الكهربائية على تكوين تفاعل كيميائي لا يحدث بطريقة طبيعية أو تلقائية.[٣][١]
ما هي تطبيقات خلايا التحليل الكهربائي؟
تستخدم خلايا التحليل الكهربائي بشكل أساسي في العمليات الصناعية والإنتاجية، مثل:[٥][١]
- إنتاج غاز الأكسجين وغاز الهيدروجين من الماء.
- استخراج الألمنيوم من البوكسيت (bauxite).
- الطلاء الكهربائي وهي عملية تكوين طبقة واقية رقيقة من معدن معين على سطح معدن آخر.
- التكرير الكهربائي للعديد من المعادن غير الحديدية
- الاستخلاص الكهربائي.
- الإنتاج الصناعي للنحاس عالي النقاء والزنك عالي النقاء والألمنيوم عالي النقاء.
ما هي الاختلافات الرئيسية بين خلايا التحليل الكهربائي والخلايا الجلفانية؟
تتمثل الفروقات بين خلايا التحليل الكهربائي والخلايا الجلفانية فيما يأتي:[١]
- في خلايا التحليل الكهربائي، تكون التفاعلات الكيميائية غير تلقائية، أي أنها لا تحدث إلّا بمساعدة مصدر آخر، مثل مصدر الجهد، في حين أن تفاعلات الكيميائية للخلايا الجلفانية تلقائية، أي أنها تحدث دون تدخل من مصدر آخر كما هو الحال في خلايا التحليل.
- تنتج الخلايا الجلفانية طاقة كهربائية من التفاعلات الكيميائية، بينما تنتج خلايا التحليل الكهربائي تفاعلات الأكسدة والاختزال غير التلقائية من خلال الطاقة الكهربائية التي تُزود الخلية.
- يحمل المصعد الشحنة الموجبة في خلايا التحليل الكهربائي، بينما يحمل المهبط الشحنة السالبة، أما في الخلايا الجلفانية، فإن المصعد يحمل الشحنة السالبة، بينما يحمل المهبط الشحنة الموجبة.
المراجع
- ^ أ ب ت ث ج ح "What is an Electrolytic Cell?", byjus, Retrieved 14/3/2023. Edited.
- ↑ "Electrolytic Cells", purdue, Retrieved 14/3/2023. Edited.
- ^ أ ب "Electrolytic Cell: How it works", tsijournals, Retrieved 14/3/2023. Edited.
- ↑ in Surface Chemistry /Experiments in Electrochemistry/Electrochemistry/16.pdf "الفصل السادس عشر : التحليل الكهربائي "، جامعة أم القرى، اطّلع عليه بتاريخ 14/3/2023. بتصرّف.
- ↑ "ELECTROLYTIC CELL - DEFINITION, DIAGRAM, WORKING AND APPLICATIONS", pw, Retrieved 14/3/2023. Edited.
