خلايا التحليل الكهربائي

  خلايا التحليل الكهربائي :

هي خلايا يحدث فيها تفاعل تأكسد واختزال بتأثير تيار كهربائي ( غير تلقائي ) لإحداث تغيير كيميائي ، وقد يكون التحليل    لمحلول أو مصهور مادة أيونية وهما في الحالتين يوصلان التيار الكهربائي بسبب وجود ايونات حرة الحركة ،فعند مرور

 تيار كهربائي في محلول أومصهور مادة أيونية ، تتحرك الأيونات باتجاه الأقطاب المخالفة لها في الشحنة .

التحليل الكهربائي لمصاهير المواد الأيونية :

 في خلايا التحليل الكهربائي يكون المهبط هو القطب السالب

ويحدث عليه الاختزال، أما المصعد فهو القطب الموجب

 ويحدث عليه التأكسد، وفي التحليل الكهربائي لأي مصهور

 فإن الفلز( الأيون الموجب) هو الذي يُختزل ، والأيون السالب

( هالوجين (^- X) : Cl ^- , Br ^- , I ^-  ) هو الذي يتأكسد إلى

    X₂( _(l) , I₂ Br_{2 (l)}    Cl_{2 (g)} )

  مثال : ما نواتج التحليل الكهربائي لمصهور NaCl ؟

   المصهور يعني تفكك المادة الأيونية إلى أيونات بالحرارة :

NaCl _(s)                  Na⁺ _(l)  + Cl ^- _(l)                         

يلاحظ من الشكل المجاور:

1.    تتحرك أيوناتNa⁺  نحو القطب السالب ( المهبط ) حيث

   تختزل وتتحول إلى ذرات Na   متعادلة :

-2.71 = E^o      Na⁺ _(l)  + e ^-                 Na_(l)          

2.    تتحرك أيونات ^- Cl نحو القطب الموجب ( المصعد ) حيث تتأكسد Cl ^- إلى غاز الكلور  Cl₂ :

-1,36 = E^o    2Cl ^- _(l)                      Cl_2(g)     + 2e ^-                              

3.    التفاعل الكلي : يجمع أنصاف التفاعلات بعد ضرب معادلة  ( اختزال⁺ Na بـ ( 2) فإن :

2Na⁺  +  2Cl ^-                      2Na_(l)   +  Cl_{2 (g)}                                                    

E^o خلية = E^o اختزال E^o + Na⁺  تأكسد ^- Cl = ( -2.71) + ( - 1.36)  = - 4.07 فولت

( عدد مولات Cl₂ الناتجة = 1 مول : 2مول من Na )

  يلاحظ أن E^o للخلية سالبة أي أن التفاعل غير تلقائي لذلك يستخدم تيار الكهربائي لدفع الالكترونات في الدارة الخارجية    وتحريك الأيونات المختلفة نحو الأقطاب المخالفة لها في الشحنة مما يتسبب في حدوث تفاعل التأكسد والاختزال .

 نواتج التحليل الكهربائي لمصهور  NaCl   ( كلوريد الصوديوم ) هي :

      أ. تكون الصوديوم ( Na  ) على المهبط  .                 ب. انطلاق غاز الكلور ( Cl₂ ) على المصعد   

  سؤال : ما نواتج التحليل الكهربائي لمصهور بروميد البوتاسيوم KBr  ؟ وضح إجابتك مستعيناً بالمعادلات

    نصف تفاعل الاختزال / المهبط  K⁺ _(l)  + e ^-                  K _(l)                     

    نصف تفاعل التأكسد / المصعد                2Br ^- _(l)                   Br_2(l)    + 2e ^-      

   النواتج :  تكون البوتاسيوم على المهبط ، وتكون البروم على المصعد .

   سؤال : قارن بين الخلية الغلفانية وخلية التحليل الكهربائي حيث :

خلايا غلفانية	خلايا تحليل كهربائي
تحولات الطاقة :  من كيميائية إلى كهربائية	من كهربائية إلى كيميائية
تلقائية التفاعل:             تلقائي	غير تلقائي
ْEجهد الخلية :           موجبة ( +)	سالبة ( - )
قطب المصعد شحنته سالبة ، قطب المهبط شحنته موجبة.	قطب المصعد شحنته موجبة ، قطب المهبط شحنته سالبة

 سؤال :  ما نواتج التحليل الكهربائي لمصاهير كل من CuCl₂ , LiH ؟  اكتب معادلة التفاعل الكلي .

1. LiH

    نصف تفاعل الاختزال / المهبط  Li ⁺ _(l)  + e ^-                  Li _(l)    )               ) 2

    نصف تفاعل التأكسد / المصعد                2H ^- _(l)                   H_{2 (g)}     + 2e ^- 

                             

                    2Li ⁺_(l)    +  2H ^-  _(l)                   2Li _(l)   +  H_{2 (g)}                                         

   النواتج : تكون الليثيوم على المهبط ، وتصاعد غاز الهيدروجين على المصعد .

2.  CuCl₂:

    نصف تفاعل الاختزال / المهبط  Cu ²⁺ _(l)  + 2e ^-                  Cu _(s)                     

    نصف تفاعل التأكسد / المصعد                2Cl ^- _(l)                   Cl_{2 (g)}   + 2e ^-     

                          

Cu²⁺_(l)   +  2Cl ^- _(l)                  Cu _(s)    +  Cl_{2 (g)}                                         

    النواتج :  ترسب النحاس على المهبط ، وتصاعد غاز الكلورعلى المصعد .