تعريف السالبية الكهربية

الكهرباء هي عبارة عن ظاهرة ترتبط ارتباط وثيق بما يُسمّى الشحنات الكهربائية وهذه الشحنات قد تكون ثابتة أو متحركة، والشحنة الكهربائية هي الميّزة والخاصية الأساسية للمادة وتحملها الجزيئات الأولية، عند الحديث عن الكهرباء فإنّ الجسيم المستهدف يكون هو الإلكترون والذي يحمل شحنة سلبية كما تم الاتفاق عليه، وللكهرباء استخدامات عديدة فهي تُستخدم في التحليل الكهربائي او ما يُعرف بالسالبية الكهربية، وسيتناول هذا المقال موضوع السالبية الكهربية تعريفها وكيفية عملها.[١]
تعريف السالبية الكهربية
السالبية الكهربية أو ما يُعرف بالتحليل الكهربائي هو عبارة عن العملية الكيميائية التي يتم فيها استخدام التيار الكهربائي وذلك لتحفيز التفاعلات غير التلقائية، والتفاعل غير التلقائي هو التفاعل الذي يتمّ بوجود الطاقة لحظة عمله وتفاعله، بمعنى آخر هذا التفاعل لا يحدث من تلقاء نفسه فهو تفاعل قد يسلك سلوك معاكس ونتائج معاكسة على غرار ما كان متوقّعًا، وللسالبية الكهربية دور مهمّ في فصل المعادن عن مصدرها الأصلي والطبيعي الذي وُجدت فيه ومن ثمّ تنقيتها و من الأمثلة على تلك المعادن النحاس الخام، كما أن السالبية الكهربية لها دور مفيد في تحليل المركبات مثل الماء.[٢]
عملية السالبية الكهربية
العملية الأساسية في التحليل الكهربائي أو السالبية الكهربية هي في الحقيقة تبادل للذرات والأيونات عن طريق حذف أو إضافة الإلكترونات من الدارة الخارجية، و في أغلب الأحيان فإن النواتج المرغوب الحصول عليها من عملية التحليل الكهربائي تكون في حالة فيزيائية تختلف عن نظيرتها الناتجة من المنحل بالكهرباء، حيث أنّ المنحل بالكهرباء هو سائل أو هلام يحتوي على أيونات ويمكن أن يتحلل بواسطة التحليل الكهربائي مثل السائل الموجود في البطارية، و مثال على ذلك فإنّه في التحليل الكهربائي للمحلول الملحي المُستخدم لإنتاج الهيدروجين والكلور فالنواتج هنا تكون غازات وهذه المنتجات الغازية تتدفق من المنحل بالكهرباء أو من المنحل الكهربائي ومن ثمّ يتم حشدها وجمعها معًا كما في المعادلة التالية:[٣]
2NaCl + 2 H2O → 2 NaOH + H2 + Cl2
وفي هذا التفاعل يجذب كل قطب أيونات تحمل شحنة معاكسة حيث تتحرك الأيونات موجبة الشحنة باتجاه القطب السالب الذي يحتوي على الإلكترون والعكس صحيح، وفي بعص الأحيان يتم امتصاص الإلكترونات و أحيانًا أخرى يتم إطلاقها، والذرات المحايدة تكتسب أو تفقد الإلكترونات وتتحوّل إلى أيونات مشحونة ثم تغيير موقعها باتجاه المنحل بالكهرباء، وتُسمّى العملية التي يتم فيها تشكيل الذرات غير المشحونة من الأيونات بالتفريغ، وعند اكتساب الأيون أو فقدانه الإلكترونات تصبح ذرات غير مشحونة أو محايدة، وهذه الذرات التي تم تشكيلها حديثًا المشكلة حديثًا تكون بمعزل عن المنحل بالكهرباء، وفي علم الكيمياء يُسمّى فقدان الإلكترونات بالأكسدة في حين يُسمى كسب الإلكترون بالاختزال.[٣]
النحاس المستخدم في السالبية الكهربية
يخضع النحاس لعملية تنقية بواسطة التحليل الكهربائي، وتمثل عملية التنقية بالتحليل الكهربائي أو بالسالبية الكهربية الطريقة الأسهل للحصول على نقاء عالٍ جدًا للعنصر، ولتحقيق ذلك يلزم استخدام بعض الأدوات مثل المعدات الكهربائية فالتحليل الكهربائي يعزّز صفات النحاس المستخدمة كموصل كهربائي، و في العموم تحوي المعدات الكهربائية على النحاس الكهربائي وذلك لأنّ النحاس يتم سحبه وتشكيله بسهولة في الأسلاك، والنحاس المستخدم بشكل شائع موجود في خامات الكالكوبريت والكبريتيد، وكذلك تحتوي خامات السليكات والكبريتات والكربونات على النحاس أيضًا، والطرق المستخدمة في زيادة تركيز خامات النحاس تحتوي على التسخين في الفرن أو جعلها تتفاعل مع حمض الكبريتيك.[٤]