الكيمياء الكهربائية

الكيمياء الكهربائية Electrochemistry

الفرع الأول : إحداث تغييرات كيميائية باستخدام الطاقة الكهربائية .

تمهيد :

نجري عن طريق هذا الفرع من الكيمياء الكهربائية تفاعلات كيميائية لأغراض تجارية وصناعية ومخبرية بسهولة كبيرة ، عِلماً بأنها صعبة الإجراء باستخدام أنواع طاقة أخرى كالطاقة الحرارية . سنوضح هذا الأمر تالياً من خلال الأمثلة والمفاهيم والحقائق العلمية الخاصة بهذا الموضوع .

1- الحصول على فلز الصوديوم النقي :

لا يوجد فلز الصوديوم حراً في الطبيعة فهو فلز نشط يتفاعل مع الماء والهواء بنشاط وعنف . وهو يوجد في الطبيعة على شكل مركبات أشهرها ملح الطعام الذي يوجد بكميات هائلة مُذاباً في مياه البحار والمحيطات ، كما يوجد على شكل جبال وقباب ملحية صلبة على الأرض اليابسة . إن عملية تحليل ملح الطعام وإعادته إلى مكونيه وهما فلز الصوديوم وغاز الكلور حسب معادلة الأكسدة والاختزال التالية :

NaCl_(s) → Na_(s) + Cl_2.g.

عملية صعبة جداً إذا ما حاولنا إجراءها باستخدام الطاقة الحرارية ولكنها تتم بسهولة باستخدام الطاقة الكهربائية ، ويتم ذلك بإجراء بسيط كالتالي :

شكل

* احتياط للأمن والسلامة :

تؤخذ احتياطات السلامة اللازمة قبل البدء بعملية تحليل مصهور ملح الطعام حيث أن الكلور غاز سام ، وأن عنصر الصوديوم يجب أن يبقى بعيداً عن الهواء والماء حيث أنه يتفاعل معهما بعنف وشدة .

نضع كمية من ملح الطعام الصلب في وعاء زجاجي ، نغمس في الملح قطبان من الغرافيت (ما هو الغرافيت وبماذا يمتاز ؟) أو من Pt وهما لا يتأثران بالتيار الكهربائي ولا يتدخلان في التفاعل لذلك يستخدم واحد منهما في إجراء عملية التحليل . نصل القطبان بمصدر تيار كهربائي مباشر ، نقرب القطبين من بعضهما في البداية حتى نغلق الدائرة الكهربائية فتعمل الطاقة الكهربائية على صهر الملح . بعد انصهار الملح نبعد القطبين عن بعضهما كما في الشكل لنلاحظ التفاعل حيث نشاهد انطلاق غاز الكلور عند القطب الموصول بالقطب الموجب لمصدر التيار بينما نلاحظ ترسب الصوديوم عند القطب الموصول بالقطب السالب لمصدر التيار .

اكتبوا لنا ملاحظاتكم واستفساراتكم

تحرير : المدرسة العربية www.schoolarabia.net

اعداد : أ. سليم حمام