الامارات 7 - الخلية الإلكتروليتية هي نوع من الخلايا الكهروكيميائية التي تستخدم التيار الكهربائي لتحفيز تفاعلات كيميائية غير عفوية، تشمل عمليات الأكسدة والاختزال. يتم ذلك من خلال تطبيق جهد كهربائي على الخلية. قام السير همفري ديفي بإجراء أول تحليل كهربائي في عام 1808، حيث قدم تفسيرًا هامًا لعمل العناصر واختلافها عن المركبات والأيونات.
مكونات الخلية الإلكتروليتية الأساسية:
الكاثود: القطب السالب للخلية، الذي يجذب الأيونات الموجبة.
الأنود: القطب الموجب للخلية، الذي يجذب الأيونات السالبة.
المحلول الكهربائي: الوسط الذي يتيح تبادل الإلكترونات بين الكاثود والأنود.
خصائص الخلية الإلكتروليتية:
الشحنة: في الخلايا الإلكتروليتية، القطب السالب مشحون بشحنة سالبة، بينما القطب الموجب مشحون بشحنة موجبة. الأيونات الموجبة تتدفق نحو الكاثود، والأيونات السالبة نحو الأنود.
آلية عمل الخلية الإلكتروليتية:
عند تدفق تيار كهربائي خارجي إلى الكاثود، يتسبب في جذب الأيونات الموجبة في المحلول الكهربائي نحو الكاثود، مما يؤدي إلى ترسيب هذه الأيونات على الكاثود. في نفس الوقت، تتدفق الأيونات السالبة نحو الأنود.
تحويل الطاقة في الخلية الإلكتروليتية:
الخلية الإلكتروليتية تحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية من خلال تفاعلات غير تلقائية.
تطبيقات الخلية الإلكتروليتية:
إنتاج غازات الأكسجين والهيدروجين من الماء.
استخراج الألمنيوم من البوكسيت.
الطلاء الكهربائي، لتكوين طبقة واقية رقيقة من معدن على سطح معدن آخر.
التكرير الكهربائي للمعادن غير الحديدية.
الإنتاج النقي للنحاس والزنك والألمنيوم.
الفرق بين الخلية الإلكتروليتية والخلية الجلفانية:
الخلايا الجلفانية: تعمل على تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية عبر تفاعلات أكسدة واختزال عفوية، حيث يسير التيار الكهربائي بشكل طبيعي عبر الموصل.
الخلية الإلكتروليتية: تعتمد على تيار كهربائي خارجي لتحفيز تفاعلات كيميائية غير عفوية، وتحويل الكهرباء إلى طاقة كيميائية. في الخلايا الجلفانية، القطب السالب هو الأنود والقطب الموجب هو الكاثود، بينما في الخلايا الإلكتروليتية يحدث العكس.
مكونات الخلية الإلكتروليتية الأساسية:
الكاثود: القطب السالب للخلية، الذي يجذب الأيونات الموجبة.
الأنود: القطب الموجب للخلية، الذي يجذب الأيونات السالبة.
المحلول الكهربائي: الوسط الذي يتيح تبادل الإلكترونات بين الكاثود والأنود.
خصائص الخلية الإلكتروليتية:
الشحنة: في الخلايا الإلكتروليتية، القطب السالب مشحون بشحنة سالبة، بينما القطب الموجب مشحون بشحنة موجبة. الأيونات الموجبة تتدفق نحو الكاثود، والأيونات السالبة نحو الأنود.
آلية عمل الخلية الإلكتروليتية:
عند تدفق تيار كهربائي خارجي إلى الكاثود، يتسبب في جذب الأيونات الموجبة في المحلول الكهربائي نحو الكاثود، مما يؤدي إلى ترسيب هذه الأيونات على الكاثود. في نفس الوقت، تتدفق الأيونات السالبة نحو الأنود.
تحويل الطاقة في الخلية الإلكتروليتية:
الخلية الإلكتروليتية تحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية من خلال تفاعلات غير تلقائية.
تطبيقات الخلية الإلكتروليتية:
إنتاج غازات الأكسجين والهيدروجين من الماء.
استخراج الألمنيوم من البوكسيت.
الطلاء الكهربائي، لتكوين طبقة واقية رقيقة من معدن على سطح معدن آخر.
التكرير الكهربائي للمعادن غير الحديدية.
الإنتاج النقي للنحاس والزنك والألمنيوم.
الفرق بين الخلية الإلكتروليتية والخلية الجلفانية:
الخلايا الجلفانية: تعمل على تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية عبر تفاعلات أكسدة واختزال عفوية، حيث يسير التيار الكهربائي بشكل طبيعي عبر الموصل.
الخلية الإلكتروليتية: تعتمد على تيار كهربائي خارجي لتحفيز تفاعلات كيميائية غير عفوية، وتحويل الكهرباء إلى طاقة كيميائية. في الخلايا الجلفانية، القطب السالب هو الأنود والقطب الموجب هو الكاثود، بينما في الخلايا الإلكتروليتية يحدث العكس.