التحليل الكهربائي

 

التوصيل الكهربائي في المواد الصلبة

الموصل الكهربائي : مادة توصل الكهرباء 

ولكنها لا تتغير كيميائيا خلال العملية.

العازل الكهربائي : مادة لا توصل الكهرباء.

رابط تحميل الفيديو

الموصلات والعوازل

  - المواد الصلبة التساهمية اللافلزية غير موصلة للكهرباء 

لأنها لا تحتوي على الكترونات حرة الحركة في

 تركيبها البنائي( باستثناء الكربون في شكل جرافيت)
- المواد التي لا توصل الكهرباء تصنف مواد غير موصلة.
- الفلزات والجرافيت توصل الكهرباء لأنها

 تمتلك الكترونات حرة الحركة في تركيبها البنائي.
- المواد التي توصل الكهرباء تصنف موصلات كهربائية.
- لا يحدث أي تغير ( تفاعل) كيميائي عندما 

يمر التيار الكهربائي عبر الفلز أو الجرافيت.

التوصيل الكهربائي في المواد السائلة : الإلكتروليتات واللاإلكتروليتات

- توصل الفلزات المصهورة ، والزئبق الذي يكون سائلاً عند 

درجة حرارة الغرفة الكهرباء، لان الإلكترونات الحرة تبقى 

قادرة على الحركة عبر الفلز المصهور (السائل) لنقل الشحنة الكهربائية.
- لا يحدث أي تغير كيميائي في الفلزات السائلة عندما توصل الكهرباء.

المركبات التساهمية سائلة أو محلول لا توصل الكهرباء.

 لان ايوناتها ثابتة في موقعها لا تتحرك

المركبات الايونية مصهور أو محلول توصل الكهرباء

 لان ايوناتها تستطيع ان تتحرك عبر المادة السائلة

- الإلكتروليتات : مواد سائلة توصل الكهرباء عن طريق حركة الأيونات.

- اللاإلكتروليتات : مواد سائلةلا توصل الكهرباء.

عندما توصل الإلكتروليتات الكهرباء

 يحدث تغير كيميائي ويتحلل المركب الأيوني

مثال : يتحلل بروميد الرصاص كهربائياً

إلى رصاص وبروم (يسمى هذا التغير التحليل الكهربائي)

انواع التوصيل 

1- التوصيل الفلزي

تتحرك الالكترونات عبر الفلز.
خاصية تمتلكها الفلزات
خاصية يمتلكها الكربون على هيئة جرافيت.
يحدث في المواد الصلبة والسائلة (الزئبق)
لا يحدث خلاله اي تغير كيميائي.

2- التوصيل الالكتروليتي

تتحرك الايونات في المحلول أو مصهور المادة.
خاصية تمتلكها المركبات الايونية.
يحدث في المواد السائلة/ المصاهير و المحاليل.
يحدث خلاله تغير كيميائي ( التحليل الكهربائي ).

حركة الأيونات خلال التحليل الكهربائي

الجهاز الذي يجرى فيه عملية التحليل الكهربائي

 يعرف باسم الخلية الإلكتروليتية
البلاتين مثالاً اخر كفلز خامل موصل أفضل من الجرافيت 

لكنه فلز ثمين جداً لذا يستخدم الجرافيت 

لانه أقل تكلفة في معظم الخلايا الإلكتروليتية.

تتركب الخلية الإلكتروليتية من

1- مصدر تيار كهربائي مباشر   ( بطارية أو أي مصدر طاقة)
2- أقطاب ( مثل أعمدة الجرافيت لأنها توصل الكهرباء 

ولا تتفاعل مع الإلكتروليت أو مع المواد الناتجة

 في الظروف العادية لذا تسمى أقطاب خاملة)

حركة الأيونات خلال التحليل الكهربائي

اولاً :حركة الإلكترونات :

- تتحرك الإلكترونات من الطرف السالب للبطارية عبر الدائرة الكهربائية لتعود إلى طرفها الموجب .
- يسمى القطب الكهربائي السالب الموصل بالطرف السالب للبطارية الكاثود ( المهبط )
- يسمى القطب الكهربائي الموجب الآنود ( المصعد )

ثانياً : حركة الأيونات في الإلكتروليت لتنقل التيار الكهربائي:

- تتحرك الأيونات الموجبة دائماً نحو الكاثود ( المهبط)
لأن هذا القطب الكهربائي سالب فتنجذب 

الأيونات الموجبة نحوه ( تسمى هذه الأيونات الموجبة كاتيونات)
- من أمثلة الكاتيونات: الأيونات الفلزية الموجبة وأيونات
تتحرك الأيونات السالبة دائماً نحو الآنود ( المصعد ) لأن

 هذا القطب موجب فتنجذب الأيونات السالبة نحوه(تسمى الأيونات السالبة أنيونات)
- من أمثلة الأنيونات :الأيونات اللافلزية السالبة كأيونات الأكسيد والهاليد والهيدروكسيد

مصطلحات

التحليل الكهربائي : التفاعل الكيميائي الذي ينشأ عند مرور

 تيار كهربائي عبر مركب ايوني مصهور او ذائب في محلول مائي

الالكتروليت : محلول أو مصهور يوصل الكهرباء بوساطة حركة الايونات.

القطب الكهربائي الخامل : مادة موصلة تنقل الكهرباء ، 

ولكنها لا تتفاعل مع الالكتروليت والمواد الناتجة في الظروف العادية خلال التحليل الكهربائي.

الأنود ( المصعد ) : القطب الموجب في عملية التحليل الكهربائي ، وتحدث عنده الاكسدة.

الكاثود ( المهبط ) : القطب السالب في عملية التحليل الكهربائي ، وتحدث عنده الاختزال.

التحليل الكهربائي لمصاهير المركبات الأيونية

تستخدم خلية  إلكتروليتية لتحليل مصاهير المركبات كهربائياً
- تكون عملية التحليل الكهربائي للأملاح 

المصهورة أسهل عندما لا تكون درجة انصهار الملح مرتفعة جداً.
- يجب توفير الحرارة للملح ليبقي منصهراً فإذا بدأ 

الملح يبرد ويتحول  إلى الحالة الصلبة سيتوقف عن

 توصيل الكهرباء لأن الأيونات تفقد حرية الحركة.
المركب الأيوني الذي يتكون من عنصرين مختلفين (مركباً ثنائياً)
عندما يتحلل كهربائياً يتفكك إلى الأيونين اللذين يتكون منهما : الفلز واللافلز

مثال التحليل الكهربائي لمركب بروميد الرصاص(اا)

يتفكك مركب بروميد الرصاص (اا) الى فلز الرصاص 
المصهور الرمادي ويتصاعد غاز البروم ذو اللون البني اثناء عملية التسخين.
عندما يتم تحليل مركب ايوني ثنائي كهربائياً : 
يتكون الفلز على المهبط ( الكاثود )
يتكون اللافلزعلى المصعد ( الانود )

تذكر

ان الالكترونات تتحرك عبر الدائرة الكهربائية عندما يوصل الفلز الكهرباء .

 وعندما يوصل مصهور ملح أو محلول ملحي الكهرباء ، 

فإن الأيونات هي التي تتحرك نحو القطبين ، ومن ثم تفقد شحناتها.

المركب الايوني الصلب لن يوصل الكهرباء ،

 لان الايونات تكون ثابتة في موقعها داخل المادة الصلبة ؛ 

ولا يمكنها ان تتحرك ، لذا يجب صهر الالكتروليت ا

و إذابته في الماء لكي يوصل الكهرباء.

تتحرك الفلزات أو الهيدروجين عند القطب السالب ( المهبط )

تتحرك اللافلزات (غير الهيدروجين ) عند القطب الموجب ( الانود ).