تعريف خلايا التحليل الكهربائي

التحليل الكهربائي
يُشير مفهوم التّحليل الكهربائيّ إلى العمليّة التي يتمّ من خلالها تمرير التّيار الكهربائيّ عبر مادة ما لإحداث تغيير كيميائيّ فيها؛ حيث قد ينتُج التغيير الكيميائيّ من خلال فقد هذه المادّة أو اكتسابها للإلكترونات؛ أي حدوث تفاعلات التّاكسد أو الاختزال، ويوضّح تعريف خلايا التحليل الكهربائي الأداة المُستخدمة لتنفيذ هذه العمليّة، ويُستخدم التحليل الكهربائيّ في العديد من العمليّات المعدنيّة كاستخراج المعادن أو تنقية المعدن أو المرّكب الخام أو ترسيب المعادن في المحلول،[١] ويُعدّ تفكيك الماء إلى الهيدروجين والأكسجين أحد أكثر الأمثلة شيوعًا على عمليّة التحليل الكهربائيّ، كما يُمكن استخدام هذه الطريقة لتفكيك المركّبات الأخرى؛ حيث يُعدّ كل من الصوديوم والمغنيسيوم والألومنيوم والكلور العناصر الأربعة المُنتجة تجاريًا عن طريق هذه العمليّة.[٢]
تعريف خلايا التحليل الكهربائي
يُوضّح تعريف خلايا التحليل الكهربائي الجهاز الذي يسهم في عمليّة تحويل الطّاقة الكهربائيّة إلى طاقة كيميائيّة أو تحويل الطّاقة الكيميائيّة إلى طاقةٍ كهربائيّةٍ؛[٣] حيث تُستخدم الطاقة الكهربائيّة في هذه الخلايا بهدف بدء تفاعلات الأكسدة والاختزال التي لا تحدث في المواد بطريقةٍ عفويّةٍ بل يجب إحداثها، وتتميّز خلايا التحليل الكهربائيّ بأنّها تدخل في العديد من المجالات ولها العديد من الاستخدامات التي تتعدّى مهمّة شحن البطاريّات؛ حيث إنّها تسهم في فصل المعادن النقيّة من المركبات المعدنيّة والمركّبات الكيميائيّة أيضًا.[٤]
أجزاء خلايا التحليل الكهربائي
على الرّغم من أنّ تعريف خلايا التحليل الكهربائي ليس معروفًا لدى الجميع؛ إلّا أنّه يتمّ استخدام هذه الخلايا بشكلٍ يومي دون المعرفة الكبيرة فيها، وتتكوّن هذه الخلايا من عدّة أجزاء تعمل مع بعضها البعض لتحقيق الهدف المراد من العمليّة، وما يأتي أجزاء خلايا التحليل الكهربائيّ:[٤]
أقطاب كهربائيّة: تحتوي جميع خلايا التّحليل الكهربائيّ على قطبين كهربائيين صلبين يُطلق عليهما المهبط والمصعد يتكوّنان من المواد التي تُشارك في التّفاعل الكيميائيّ كالنّحاس والفضّة والزّنك وتُسمّى في هذه الحالة الأقطاب النّشطة، كما يُمكن أن تُصنع هذه الأقطاب من المواد الخاملة كيميائيًا كالجرافيت والسيليكون والبلاتين، وتُوصل هذه الأقطاب في خلية التحليل بمصدر للطاقة الكهربائيّة كالبطاريّة، ويتميّز المهبط cathode بامتلاكه للشحنة السالبة دائمًا أمّا المصعد anode فإنّ شحنته موجبة.
محلول التحليل الكهربائي: يُعدّ المحلول الكهرليّ أحد أجزاء خلايا التحليل الكهربائيّ، ويتميّز السائل المُستخدم بأنّه موصل للتيّار الكهربائيّ بسبب احتوائه على أيونات ذائبة حرّة الحركة حول أنحاء هذا السائل.
طريقة عمل خلايا التحليل الكهربائي
تُزوّد البطارية الموصولة الخلايا بمصدرٍ للطاقة الكهربائيّة وتدفع الإلكترونات على المهبط الأمر الذي يجعله مشحونًا بشحنةٍ سالبةٍ، كما تُسحب الإلكترونات من المصعد الأمر الذي يجعله مشحونًا بشحنةٍ موجبةٍ، ونتيجةً لذلك يبدأ تفاعل الأكسدة والاختزال، ويحدث تفاعل التأكسد على المصعد وتُطلق الإلكترونات التي تنجذب للمصعد موجب الشحنة، أمّا تفاعل الاختزال فيحدث على المهبط عن طريق تراكم الإلكترونات عليه.[٤]